地线干扰的形式分类及信号接地方式.doc
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1、地线干扰的形式分类及信号接地方式在大多数电子系统中,降噪是一个重要设计问题。与功耗限制、环境温度变化、尺寸限制以及速度和精度要求一样,必须处理好无所不在的噪声因素,才能使最终设计获得成功。这里,我们不考虑用于降低外部噪声(与信号一起到达系统)的技术,因为其存在一般不受设计工程师直接控制。相比之下,防止内部噪声(电路或系统内部产生或耦合的噪声)扰乱信号则是设计工程师的直接责任。今天我们就说说接地,而且是针对高频工作的接地接地(Grounding)一般指将电路、设备或系统连接到一个作为参考电位点或参考电位面的良好导体上,为电路或系统与地之间建立一个低阻抗的通道。地线是作为电路或系统电位基准点的等电
2、位体,是系统中各个电路的公共导体,任何电路的电流都会经过地线形成回路。然而,任何导体都存在着一定的阻抗,当地线中有电流通过时,根据欧姆定律,地线上就会有电压存在,那么地线就不是一个等电位体。所以在实际设计电路或系统时,关于地线上各点的电位一定相等的假设就不是成立的,实际的情况是底线上各点存在电位差,有的相位差还可能很大。地线的公共阻抗会使各接地点间形成一定的电压,从而就会产生接地干扰。如上面所说,地线作为导体,存在一定的阻抗,顾名思义,阻抗也就是由电阻和感抗两部分组成,即:导体的阻抗是频率的函数,随着频率的升高,阻抗增加很快。对于高速数字电路而言,电路的时钟频率是很高的,脉冲信号包涵丰富的高频
3、成分,因此会在地线上产生较大的电压,则地线阻抗对数字电路的干扰十分可观。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。所谓干扰,必然是发生在不同的单元电路、部件或系统之间,而地线干扰是指通过公用地线的方式产生的信号干扰。注意这里所提到的信号,通常是指交流信号或者跳变信号。地线干扰的形式很多,有人把它归结成两类:地线环路干扰、公共阻抗干扰,其实应该还要加上地线环路的电磁耦合干扰,因此是三类。下图可以很好的说明三类地线干扰的成因。一、地环路干扰。横向,每根导线上的电流不同,因此会产生差模电压,对电路造成影响。具体的说就是其他电路单元B的地线电流,在J、N、L、M形成的地线
4、环路中,对放大器A1和A2造成了影响。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此成为地环路干扰。二、地环路电磁耦合干扰。在实际电路的PCB上,J、N、L、M形成的地线环路将包围一定的面积,根据电磁感应定律,如果这个环路所包围的面积中有变化的磁场存在,就会在环路中产生感生电流,形成干扰。空间磁场的变化无处不在,于是包围的面积越大干扰就越严重。三、公共阻抗干扰。认真考察上图所示的电路结构,我们将发现,J、N、L、M中,有一条连接是多余的,随便去除其一,仍然可以满足各个接地点的连通关系,同时又可以消除地线环路。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干扰问题公共阻抗干扰。去除
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