電源接地與屏蔽技術講座PPT演示文稿

1、1,接地與屏蔽技術 目錄 1目的 2國家有關EMC法規(guī) 3地線種類 4接地不良的影響與解決辦法,2,1目的 為了保證產品技術性能能滿足國家有關電子信息產品的安規(guī)和電磁兼容方面的規(guī)定（如：靜電放電抗擾度、電磁輻射限值和電磁輻射敏感度等），以及產品性能穩(wěn)定可靠。產品上的接地方法和良好程度非常重要，必須認證做好。 2相關法規(guī)與要求,3,21 國家有關安規(guī)和電磁兼容方面的標準 1）GB 4943-1995 信息技術設備(包括電氣事務設備)的安全 2）GB 9254-1998 信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法 3）GB/T17626.2-98 電磁兼容 試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗 4）GB

2、/T17626.3-98 電磁兼容 試驗和測量技術 射頻電磁場輻射抗擾度度驗 5) GB/T17626.4-98 電磁兼容 試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗,4,6) GB/T17626.6-98 電磁兼容 試驗和測量技術 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度 7) GB6833.4-87 電子測量儀器電磁兼容性試驗規(guī)范 電源瞬態(tài)敏感度試驗,2.2 具體要求 2.2.1 GB 4943-1995中要求接地電阻： 90m。 2.2.2 電磁兼容性要求分別應滿足：,5,1）GB 9254-1998 無線電騷擾限值的A級。 2）GB/T17626.2-98 靜電放電抗擾度試驗的3級。 3）GB/T1

3、7626.3-98 射頻電磁場輻射抗擾度度驗的2級。 4) GB/T17626.6-98 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度的2級。 5) GB/T17626.4-98 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗的3級。 6) GB6833.4-87 電源瞬態(tài)敏感度試驗。,6,3 地線種類 31 設備外部地線有：1）PE-電源保護地即機殼地，2）靜電地，3）避雷針地， 32 設備內部地有：1）PE-保護地即機殼地，2）電源地，3）模擬地，4）數字地。 4接地不良的影響和解決辦法,任何一個信息電子產品上如果電源濾波、屏蔽、布線及接地不良，最終將造成產品不能正常工作，同時對周圍環(huán)境造成輻射和干擾，影響周圍其它設備的正常工

4、作和危害現場工作人員的身體健康。這些情況都是國家有關法規(guī)所不允許的和用戶不能接收的。,7,接地不良造成對產品的干擾是很復雜的，主要有以下幾個方面： 4.1 公共地線干擾：即各種回路信號在公共地線上產生的相互干擾。 解決辦法：各信號地回路分開走，然后在電源地接出處匯總，如：模擬地和數字地分開，功率信號地和微信號地分開，還有將地線做得盡量短而粗。 42 靜電放電干擾,8,4.2.1靜電的危害 靜電放電可通過直接傳導，電容耦合和電感耦合三種方式進入電子線路。 1) 靜電的吸附作用，空氣中的塵粒會被靜電場極化而吸引過去附著在物體表面，減小物體表面的絕緣電阻，在高壓下造成爬電。 2) 靜電形成的高壓會將

5、較薄的電氣絕緣層和半導體的PN結擊穿，造成元器件的損壞。 3) 靜電放電電流產生的焦耳熱將元器件引線焊點融化、燒斷，造成元器件的損壞。,4) 靜電放電會在空中產生電磁干擾，使電子設備工作失常。,9,例子：機箱螺釘、后接口處打靜電2KV不通過。 4.2.2 靜電的防護 1) 建立完善的屏蔽結構，帶有接地的金屬屏蔽殼體可將放電電流釋放到地。2) 金屬外殼接地可限制外殼電位的升高，避免造成外殼與內部電路之間的放電。3) 內部電路如果要與金屬外殼相連時，要用單點接地，靠近總地線接出處接地，防止放電電流流過內部電路地線，形成共模干擾。4) 在電纜入口處增加保護器件。,10,5) 在印刷板入口處增加保護環(huán)

6、（環(huán)與接地端相連）。 設備在工作中，靜電一般由人體操作時的觸摸所致，所以它一般產生在設備外部，只要將設備機箱上的所有金屬制件良好接地，即可防止靜電進入機箱內部干擾設備的正常工作，如果設備表面有非金屬制件，如鍵盤、鼠標、軟驅上的塑料制件，它必須有對靜電的屏蔽和隔離能力。如果操作人員需打開機箱操作時則應按產品使用說明書的有關規(guī)定，將身體上的靜電放掉，再接觸機內的產品部件。,11,4.3 電磁輻射干擾： 隨著主板上時鐘頻率的升高和功能、存儲容量的增加，計算機的電磁輻射在頻率和幅度上也相應增加，因而對其它電子產品的干擾和人體的危害更加嚴重。 對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路，如果屏蔽

7、與接地不好，將造成的空間電磁輻射干擾或自身被干擾。 例子：電源接地不良，顯示屏上有雪化，群脈沖試驗1KV不通過。 對策：,12,2） 機箱上盡量少開長孔，通風孔長度應 30mm，其它槽縫上電接觸不良的長度應50mm長，否則就得采取附加的電接通措施，如接地簧片。 3) I/O口的外殼和引出線上的屏蔽層均應360就近與機殼后面板良好接通。 4) 軟驅、光驅外殼必須與機箱開口處電接觸良好。 5) 機箱金屬件間的接觸面上不能有漆。,4.3.1 機箱結構設計改進 1） 應該用金屬罩屏蔽起來，并將屏蔽體就近接地。,13,4.3.2 主板電路設計與布線的改進 1) 主板上加強電源濾波和接地， 2) 適當改善

8、主板上時鐘和總線信號波形的沿的陡度以衰減高頻分量， 3) 加強傳輸線終端的阻抗匹配以減小信號的反射， 4) 加強時鐘、總線各信號線間的屏蔽地。 5) 在所有I/O口信號線上加低通濾波器將高頻干擾信號抑制到合格水平。 6) 高頻信號引腳上加濾波磁珠。,14,4.3.3 設備之間的信號連接 1）與印刷線路板以外的信號相連時，通常采用屏蔽電纜。對于高頻和數字信號，屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號用的屏蔽電纜，一端接地為好。 2）電纜線屏蔽層的接地，將負載直接接地的方式是不合適的，這是因為兩端接地的屏蔽層為磁感應的地環(huán)路電流提供了分流，使得磁場屏蔽性能下降。 3）電纜線的端接方法，在要求高的場合要為內

9、導體提供360的完整包裹，并用同軸接頭來保證電場屏蔽的完整性。,15,4.4 PCB板上的地線設計 在電子設備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設備中地線結構大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。在地線設計中應注意以下幾點：4.4.1 正確選擇單點接地與多點接地印刷電路板上，電源線和地線最重要?？朔姶鸥蓴_，最主要的手段就是接地。,16,對于雙面板，地線布置特別講究，通過采用單點接地法，電源和地是從電源的兩端接到印刷線路板上來的，電源一個接點，地一個接點。印刷線路板上，要有多個返回地線，這些都會聚到回電源地那個接點上

10、，就是所謂單點接地。所謂模擬地、數字地、大功率器件地開分，是指布線分開，而最后都匯集到這個接地點上來。,17,在低頻電路中，信號頻率小于1MHz時，它的地線電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在110MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。 L=2l(ln4l/d-A)*10-9(H),18,4.4.2 將數字電路與模擬電路分開 電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源

11、端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。 4.4.3 盡量加粗接地線 若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三位于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應大于3mm。,19,4.4.4 將接地線構成閉環(huán)路設計只由數字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細的限制，會在地結上產生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結構成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能力。,20,

12、4.4.5 時鐘和總線的布線法則 最好的布線方式是信號與地線相間，稍次的方法是一根地、兩根信號再一根地依次類推，或專用一塊接地層。 5. 降低噪聲與電磁干擾的一些經驗 1) 時鐘產生器盡量靠近到用該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地。 2) 用地線將時鐘區(qū)圈起來，時鐘線盡量短。,3） I/O驅動電路盡量靠近印刷板邊，讓其盡 快離開印刷板。對進入印制板的信號要加濾 波，從高噪聲區(qū)來的信號也要加濾波，同時用串終端電阻的辦法，減小信號反射。,21,4） MCD無用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源地的端都要接，不要懸空。 5） 閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端。 6） 時鐘、總線、片選信號要遠離I/O線和接插件。 7） 模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線，特別是時鐘。 8） 對A/D類器件，數字部分與模擬部分寧可統(tǒng)一下也不要交叉。,22,9） 時鐘線垂直于I/O線比平行I/O線干擾小，時鐘元件引腳遠離I/O電纜。 10) 元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短。 11）關鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護地。高速線要短要直。 12）對噪聲敏感的線不要與大電流