EMCのセミナーに参加しますと講師の方からEMC設計として回路基板の構成や実装設計に関して、１点接地と多点接地について説明を受けます。概略として“低周波の回路では１点接地、高周波の回路では多点接地をしてください”と言われます。そしてその周波数対象の変わり目については、MHz帯（特に10MHz位でしょうか？）以上が高周波回路の対象と説明されます。何故なら、高周波になると基板設計における配線長がノイズとなる周波数の波長に対して数分の一波長のレベル（分布定数回路レベルの扱い）になるため等と解説されます.
確かにそのように考える必要があるのだな、と思いつつも、上記の説明は“分かったようでよく分からない”感が漂います。そもそも回路基板設計上で“１点接地と多点接地”を考慮する場面があるか？です。実際の回路基板の設計（A/W）での接地デザインとしては、各IC部品の電源や信号におけるGND電極に対する接続、多層基板等で配線の両脇にGNDパターンを設定してそのGNDパターンを基板の層内に設けたベタのGNDパターンにviaでたくさん接続するということ位ではないでしょうか？更には基板内の気になる導体パターンがフローティングにならないように内層GNDパターンにvia接続させるといった程度ではないかと思います。よって、“１点接地と多点接地”を殆ど意識することはないのです。
過去のEMC関連のテキストでは、低周波での多点接地のよくない点について、全ての回路からの接地電流が共通接地インピーダンスとなる接地面を流れることになるので避けるべき、といった考え方があったようです。また、多点接地を行うに当たっては高周波の各回路の接地側の配線を極めて短くする（インピーダンスを小さくする）よう指導しています。実際の基板設計において、“言うは易し行いは難し”の感じがします。
この考え方の背景には、理想的なGND（システムGND： DC～高周波で電位0V）があると言う考え方に立ち、実際の回路基板設計をそれに近づけるためのGNDパターン設計及びそれと接続するためのGND配線設計があるのでしょう。回路学的な考え方を突き詰めた結果“１点接地と多点接地”の概念（イメージ）を作り上げたのではないかと思います。しかしながら、その考え方には高周波回路学的な思考が欠けており、また電磁気学的な検証も全くないのです。
そもそも、機器の実装設計において理想的なGNDなどはありません。そのようなものが無いのにその理想に近づけるための設計を目指すのは無意味です。高周波回路学では、配線（伝送線路）は所謂、活線極とGND極の一対で成り、交流（特に高周波）ではGND電極は常に0Vでなく、活線に対する対向極なのです。伝送路上を伝播する周波数はその波長（λ）に応じた伝送路の各箇所（例えばλ/4、λ/8、、）における活線とGND間の電圧及び活線又はGNDに流れる電流は異なる値になります。更に、電流が流れるということは活線側に瞬間的な電荷があり、その対向極のGND側はその反対極の電荷を瞬間的に有します。電磁気学的には電荷を有するということは電位を持ち、即ち活線とGND間の電位差が電圧になるので、GND側は常に0Vではないのです。また、GND側の電極をベタパターンで形成したとしてもGND側に流れる電流は配線パターンとなる活線に対向した箇所に限られ、ベタパターン全体を流れる訳ではありません。この状況は電磁界Simで確認することができます。当然のことながらベタパターンをいくら広くしてもその状況は変わりません。広いベタのGNDパターンが理想的なGNDに近づくと信じている方もいますが、それはイメージです。
以上のことから、回路基板における配線は活線とGNDが常に1対の形態で構成されることが重要であって、GND側の配線のみを意識して短くする必要は無いということになります。実際の設計において、回路基板上に配置する部品（特にIC部品）は設計者によって製品の仕様を満足するように配置して、信号ライン、電源ラインをできるだけ短くすることを意識して設計されていると思いますが、それでよいのです。ただ付け加えるとすれば、“活線とGNDが常に1対の形態”が連続することを強く意識して頂きたいです。これらの詳細については当社のテキスト“WD提案 Part-II”で解説しております。是非、ご参考にして頂きたいです。
上記においては、多層基板内に構成されるベタのGNDパターンを例に記述しましたが、単層基板及び両面2層基板についても同様なことが言えます。“WD提案 Part-II”はその方法についてもご紹介しております。
話は最初に戻り、“１点接地と多点接地”の違い、取り扱いについてですが、かつての回路基板設計におけるイメージであって真面目に受け止めるような概念ではないと思われます。この背景に関しては当社のテキスト“EMC設計 概要～MBD”の中でも解説しております。こちらも是非、ご参考にして頂きたいです。
従いまして、“１点接地と多点接地”はあまり気にすることなく回路基板のA/W設計に取りかかるのがよいでしょう。
※関連ページ