PCB設(shè)計中地線干擾與抑制

1、pcb設(shè)計中地線干擾與抑制設(shè)計中地線干擾與抑制1地線的定義什么是地線？大家在教科書上學(xué)的地線定義是：地線是作為電位基準(zhǔn)點的等電位體。這個定義是不符合實際狀況的。實際地線上的電位并不是恒定的。假如用儀表測量一下地線上各點之間的電位，會發(fā)覺地線上各點的電位可能相差很大。正是這些電位差才造成了電路工作的異樣。電路是一個等電位體的定義僅是人們對地線電位的期望。 henry 給地線了一個越發(fā)符合實際的定義，他將地線定義為：信號流回源的低阻抗路徑。這個定義中突出了地線中的流淌。根據(jù)這個定義，很簡單理解地線中電位差的產(chǎn)生緣由。由于地線的阻抗總不會是零，當(dāng)一個電流通過有限阻抗時，就會產(chǎn)生降。因此，我們應(yīng)當(dāng)將地

2、線上的電位想象成象大海中的波浪一樣，此起彼伏。2.地線的阻抗談到地線的阻抗引起的地線上各點之間的電位差能夠造成電路的誤動作，許多人覺得不行思議：我們用歐姆表測量地線的時，地線的電阻往往在毫歐姆級，電流流過這么小的電阻時怎么會產(chǎn)生這么大的電壓降，導(dǎo)致電路工作的異樣。3地線干擾機理3.1公共阻抗干擾當(dāng)兩個電路共用一段地線時，因為地線的阻抗，一個電路的地電位會受另一個電路工作電流的調(diào)制。這樣一個電路中的信號會耦合進另一個電路，這種耦合稱為公共阻抗耦合。在數(shù)字電路中，因為信號的頻率較高，地線往往展現(xiàn)較大的阻抗。這時，假如存在不同的電路共用一段地線，就可能浮現(xiàn)公共阻抗耦合的問題4地線干擾對策 4.1地環(huán)

3、路對策 從地環(huán)路干擾的機理可知，只要減小地環(huán)路中的電流就能減小地環(huán)路干擾。假如能徹底消退地環(huán)路中的電流，則可以徹底解決地環(huán)路干擾的問題。因此我們提出以下幾種解決地環(huán)路干擾的計劃。a. 將一端的設(shè)備浮地假如將一端電路浮地，就切斷了地環(huán)路，因此可以消退地環(huán)路電流。但有兩個問題需要注重，一個是出于平安的考慮，往往不允許電路浮地。這時可以考慮將設(shè)備通過一個接地。這樣對于50hz的溝通電流設(shè)備接地阻抗很小，而對于頻率較高的干擾信號，設(shè)備接地阻抗較大，減小了地環(huán)路電流。但這樣做只能減小高頻干擾的地環(huán)路干擾。另一個問題是，盡管設(shè)備浮地，但設(shè)備與地之間還是有寄生，這個電容在頻率較高時會提供較低的阻抗，因此并不

4、能有效地減小高頻地環(huán)路電流。b. 用法實現(xiàn)設(shè)備之間的銜接利用磁路將兩個設(shè)備銜接起來，可以切斷地環(huán)路電流。 但要注重，變壓器初次級之間的寄生電容仍然能夠為頻率較高的地環(huán)路電流提供通路，因此變壓器隔離的辦法對高頻地環(huán)路電流的抑制效果較差。提高變壓器高頻隔離效果的一個方法是在變壓器的初次級之間設(shè)置屏蔽層。但一定要注重隔離變壓器屏蔽層的接地端必需在接受電路一端。否則，不僅不能充實高頻隔離效果，還可能使高頻耦合越發(fā)嚴(yán)峻。因此，變壓器要安裝在信號接收設(shè)備的一側(cè)。經(jīng)過良好屏蔽的變壓器可以在1mhz以下的頻率提供有效的隔離。c. 用法光隔離器另一個切斷地環(huán)路的辦法是用光實現(xiàn)信號的傳輸。這可以說是解決地環(huán)路干擾

5、問題的最抱負(fù)辦法。用光銜接有兩種辦法，一種是光耦器件，另一種是用光纖銜接。光耦的寄生電容普通為2pf，能夠在很高的頻率提供良好的隔離。光纖幾乎沒有寄生電容，但安裝、維護、成本等方面都不如光耦器件。d. 用法共模扼流圈在銜接電纜上用法共模扼流圈相當(dāng)于增強了地環(huán)路的阻抗，這樣在一定的地線電壓作用下，地環(huán)路電流會減小。但要注重控制共模扼流圈的寄生電容，否則對高頻干擾的隔離效果很差。共模扼流圈的匝數(shù)越多，則寄生電容越大，高頻隔離的效果越差。4.2消退公共阻抗耦合消退公共阻抗耦合的途徑有兩個，一個是減小公共地線部分的阻抗，這樣公共地線上的電壓也隨之減小，從而控制公共阻抗耦合。另一個辦法是通過適當(dāng)?shù)慕拥胤?/p>

6、式避開簡單互相干擾的電路共用地線，普通要避開強電電路和弱電電路共用地線，數(shù)字電路和共用地線。如前所述，減小地線阻抗的核心問題是減小地線的電感。這包括用法扁平導(dǎo)體做地線，用多條相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)導(dǎo)體作接地線。對于印刷線路板，在雙層板上布地線網(wǎng)格能夠有效地減小地線阻抗，在多層板中特地用一層做地線雖然具有很小的阻抗，但這會增強線路板的成本。通過適當(dāng)接地方式避開公共阻抗的接地辦法是并聯(lián)單點接地。并聯(lián)接地的缺點是接地的導(dǎo)線過多。因此在實際中，沒有須要全部電路都并聯(lián)單點接地，對于互相干擾較少的電路，可以采納串聯(lián)單點接地。例如，可以將電路根據(jù)強信號，弱信號，模擬信號，數(shù)字信號等分類，然后在同類電路內(nèi)部用串聯(lián)單點接地，不同類型的電路采納并聯(lián)單點接地。5小結(jié)pcb中地線造成電磁干擾的主要緣由是地線存在阻抗，當(dāng)電流流過地線時，會在地線上產(chǎn)生電壓，這就是地線噪聲。在這個電壓的驅(qū)動下，會產(chǎn)生地線環(huán)路電流，形成地環(huán)路干擾。當(dāng)兩個電路共用一段地線