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要玩就玩最好的:DPC陶瓷,浅析PCB设计中的地线抑制和干扰

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2020-3-19     浏览次数:    
  什么是地线?咱们在教科书上学的地线定义是:地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。DPC陶瓷。实际地线上的电位并不是恒定的。假如用仪表丈量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。HENRY给地线了一个愈加符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。依照这个定义,很简单了解地线中电位差的发生原因。因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会发生电压降。因而,咱们应该将地线上的电位幻想成象大海中的波涛相同,此伏彼起。

  谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差可以造成电路的误动作,许多人觉得不可思议:咱们用欧姆表丈量地线的电阻时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会发生这么大的电压降,导致电路工作的异常。

  地线干扰机理,公共阻抗干扰当两个电路共用一段地线时,因为地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制。这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合。

  DPC陶瓷。在数字电路中,因为信号的频率较高,地线往往出现较大的阻抗。这时,假如存在不同的电路共用一段地线,就可能出现公共阻抗耦合的问题



DPC陶瓷



  地线干扰对策,地环路对策从地环路干扰的机理可知,只需减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。假如能完全消除地环路中的电流,则可以完全处理地环路干扰的问题。因而咱们提出以下几种处理地环路干扰的计划。

  A.将一端的设备浮地假如将一端电路浮地,就堵截了地环路,因而可以消除地环路电流。但有两个问题需求留意,一个是出于安全的考虑,往往不允许电路浮地。这时可以考虑将设备通过一个电感接地。这样关于50Hz的交流电流设备接地阻抗很。赜谄德式细叩母扇判藕,设备接地阻抗较大,减小了地环路电流。但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。另一个问题是,尽管设备浮地,但设备与地之间还是有寄生电容,这个电容在频率较高时会供给较低的阻抗,因而并不能有效地减小高频地环路电流。

  B.使用变压器完成设备之间的衔接使用磁路将两个设备衔接起来,可以堵截地环路电流。但要留意,变压器初次级之间的寄生电容依然可以为频率较高的地环路电流供给通路,因而变压器阻隔的办法对高频地环路电流的按捺作用较差。进步变压器高频阻隔作用的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。但一定要留意阻隔变压器屏蔽层的接地端必须在承受电路一端。否则,不只不能改善高频阻隔作用,还可能使高频耦合愈加严峻。因而,变压器要装置在信号接收设备的一侧。经过杰出屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率供给有效的阻隔。

  C.使用光阻隔器另一个堵截地环路的办法是用光完成信号的传输。这可以说是处理地环路干扰问题的最理想办法。用光衔接有两种办法,一种是光耦器材,另一种是用光纤衔接。DPC陶瓷。光耦的寄生电容一般为2pf,可以在很高的频率供给杰出的阻隔。光纤几乎没有寄生电容,但装置、维护、成本等方面都不如光耦器材。

  D.使用共模扼流圈在衔接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗,这样在一定的地线电压作用下,地环路电流会减小。但要留意操控共模扼流圈的寄生电容,否则对高频干扰的阻隔作用很差。共模扼流圈的匝数越多,则寄生电容越大,高频阻隔的作用越差。

  消除公共阻抗耦合消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减。缓蟛倏毓沧杩柜詈。另一个办法是通过恰当的接地办法防止简单彼此干扰的电路共用地线,一般要防止强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模仿电路共用地线。如前所述,减小地线阻抗的核心问题是减小地线的电感。这包含使用扁平导体做地线,用多条相距较远的并联导体作接地线。关于印刷线路板,在双层板上布地线网格可以有效地减小地线阻抗,在多层板中专门用一层做地线尽管具有很小的阻抗,但这会增加线路板的成本。通过恰当接地办法防止公共阻抗的接地办法是并联单点接地。并联接地的缺点是接地的导线过多。因而在实际中,没有必要所有电路都并联单点接地,关于彼此干扰较少的电路,可以选用串联单点接地。例如,可以将电路依照强信号,弱信号,模仿信号,数字信号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,不同类型的电路选用并联单点接地。

  小结:PCB中地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上发生电压,这便是地线噪声。在这个电压的驱动下,会发生地线环路电流,造成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时,会造成公共阻抗耦合。DPC陶瓷。处理地环路干扰的办法有堵截地环路,增加地环路的阻抗,使用平衡电路等。处理公共阻抗耦合的办法是减小公共地线部分的阻抗,或选用并联单点接地,完全消除公共阻抗。
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