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图解PCB地线搅扰及按捺

在电子产品的PCB设计中,抑制或防止地线干扰是需要考虑的最主要问题之一。而许多初学者不了解地线干扰的成因,因此对解决地线干扰问题也就束手无策了

在电子产品的PCB规划中,按捺或避免地线搅扰是需求考虑的最首要问题之一。而许多初学者不了解地线搅扰的成因,因而对处理地线搅扰问题也就束手无策了。

所谓搅扰,必定是发生在不同的单元电路、部件或体系之间,而地线搅扰是指经过共用地线的办法发生的信号搅扰。留意这儿所说到的信号,通常是指沟通信号或许跳变信号。地线搅扰的方式许多,有人把它归结成两类:地线环路搅扰、公共阻抗搅扰,我以为应该还要加上地线环路的电磁巧合搅扰,因而是三类。下图能够很好的阐明三类地线搅扰的成因。

A1、A2是级联的两个扩大电路。因为PCB规划的客观原因,各个电路单元在不同的板面方位,它们之间的连线必定有必定的长度,这就构成了导线(铜铂)电阻。导线的直流电阻尽管很小,大多数状况都能够疏忽,可是关于沟通信号来说,其感抗成分就不能够疏忽不记,尤其是频率比较高的时分更是如此。地线相同是导线,因而相同存在阻抗,因而上图中的地线J、K、L、M、N,就不能够简略的当作是等电位连线了,应该把它们各自当作一个电抗元件。有了这个基本概念,就很简单了解三种地线搅扰了。

一、地环路搅扰

如图所示,因为地线阻抗的存在,当电流流过地线时,就会在地线上发生电压。当电流较大时,这个电压能够很大。例如邻近有大功率用电器启动时,会在地线在中流过很强的电流。比方上图中的“B单元电路”的地线电流,流经地线K、L、(M、J、N),抵达接地零点。因为电路的不平衡性,每根导线上的电流不同,因而会发生差模电压,对电路构成影响。详细的说便是“B单元电路”的地线电流,在J、N、L、M构成的“地线环路”中,对扩大器A1和A2构成了影响。因为这种搅扰是由电缆与地线构成的环路电流发生的,因而成为地环路搅扰

二、地环路电磁耦合搅扰

在实践电路的PCB上,J、N、L、M构成的“地线环路”将围住必定的面积,依据电磁感应规律,假如这个环路所围住的面积中有改变的磁场存在,就会在环路中发生感生电流,构成搅扰。空间磁场的改变无处不在,所以围住的面积越大搅扰就越严峻。

三、公共阻抗搅扰

仔细调查上图所示的电路结构,咱们将发现,J、N、L、M中,有一条衔接是剩余的,随意去除其一,依然能够满意各个接地址的连通联系,一起又能够消除地线环路。那么,将哪一条连线去除比较合理呢?这时就要考虑另一类的搅扰问题——公共阻抗搅扰。

①去除J:这是最差的计划。J去除后地线环路好像消失了,可是另一个更可怕的环路又构成了(I、N、L、M),其间I是信号线,因而搅扰比本来有线J时还要严峻。

②去除M:环路消失,可是咱们发现,此刻扩大器A2的地线电流需求流过J、N抵达接地零点,留意N段是A1和A2一起的接地线,因而A2接地电流在N上构成的电压降就加到了A1上,构成搅扰。这种因共用一段地线而构成的搅扰称为“公共阻抗搅扰”。

③去除L:不只不能处理A2与A1之间的公共阻抗搅扰问题,还引起了“B单元电路”与A1、A2之间的公共阻抗搅扰问题。

④去除N:看来这是最终的办法。其实这样做将使M成为A1、A2的“共用阻抗”,相同构成搅扰。仍是存在问题!可是,咱们留意到,此法中的搅扰是A1对A2的搅扰,A2是后级,作业信号强度远大于A1,因而A1对A2的搅扰,很难构成不良后果。

最合理的走线计划是:去除N,然后将M的下端直接连到“接地信号零点”上。

四、小结

地线构成电磁搅扰的首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,构成地环路搅扰。当两个电路共用一段地线时,会构成公共阻抗耦合。处理地环路搅扰的办法有堵截地环路,添加地环路的阻抗,运用平衡电路等。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,彻底消除公共阻抗。

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