在制作原理图时,人们对体系接地回路(或 GND)符号总是有些想当然。GND 符号广泛原理图的各个旮旯,并且原理图假定不同的 GND 在印刷电路板 (PCB) 上都将处在相同的电势下。事实上,通过 GND 阻抗的电流会在 PCB 上的 GND 衔接之间创立电压差。单端 dc 电路对这些 GND 压差特别灵敏,由于预期的单端电路可转变为差分电路,导致输出差错。
咱们以以下所示规范非反相放大器电路为例加以阐明。在输入电源 VIN 和输入电阻器 RI的 GND 电势持平时,适用于咱们了解的电路增益 1+RF/RI。因而,100mV 输入信号乘以 10V/V 增益,就等于 1V 的输出。
在下图所示电路中,输入电源 GND 与 RI GND 衔接之间已刺进一个电压源 VGND2。成果 = 修正的传输函数 + VGND2 电压 × – RF/RI 反相电路增益。10mV 的 GND 电势差可将所需 1V 输出下降 90mV,降至 0.91V。与所需的 1V 输出比较,这相当于 9% 的相对差错。
在以下所示电路中,当输出电压参阅第三个 GND 电势 VGND3 时,传输函数会进一步受到影响。VGND3 电压将直接早年一个输出传输函数中减去。所以与所需的 1V 输出比较,20mV VGND3 电压可将输出电压降至 890mV,相当于 11% 的差错。
运用恰当的 PCB 布局技能使电路输入电源、输入电阻器以及输出电压的 GND 处于相同的电势下,这样可削减以上两个实例中呈现的问题。最佳解决方案是运用常见的“星形”GND 办法使重要的 GND 衔接在物理上彼此接近。这将下降在 GND 衔接之间发生的 PCB 阻抗,从而可削减它们之间的任何电压电势差异。在以下所示示例电路原理图与布局中,输入电源、输出电压与输入电阻器的 GND 衔接都在 PCB 的顶层挨着。这可避免单端电路变成差分电路!
总归,下次有任何 dc 电路功能问题时,请查看一切重要 GND 衔接的电压电势是否都持平。