地线是作为电路电位基准点的等电位体。实践地线上的电位并不是稳定的。假如用外表丈量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位或许相差很大。正是这些电位差才构成了电路作业的反常。电路是一个等电位体的界说仅是人们对地线电位的希望。其实这样更恰当:信号流回源的低阻抗途径。
依照这个界说,很简单了解地线中电位差的发生原因。因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流经过有限阻抗时,就会发生电压降。因而,咱们应该将地线上的电位幻想成象大海中的波涛相同,此伏彼起。
谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够构成电路的误动作,许多人觉得难以想象:咱们用欧姆表丈量地线的电阻时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会发生这么大的电压降,导致电路作业的反常。
公共阻抗搅扰当两个电路共用一段地线时,因为地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路作业电流的调制。这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合。来看看磁环是怎么按捺搅扰的
在数字电路中,因为信号的频率较高,地线往往呈现较大的阻抗。这时,假如存在不同的电路共用一段地线,就或许呈现公共阻抗耦合的问题。
从地环路搅扰的机理可知,只需减小地环路中的电流就能减小地环路搅扰。假如能彻底消除地环路中的电流,则能够彻底处理地环路搅扰的问题。因而咱们提出以下几种处理地环路搅扰的计划。
①将一端的设备浮地假如将一端电路浮地,就堵截了地环路,因而能够消除地环路电流。但有两个问题需求留意,一个是出于安全的考虑,往往不允许电路浮地。这时能够考虑将设备经过一个电感接地。这样关于50Hz的沟通电流设备接地阻抗很小,而关于频率较高的搅扰信号,设备接地阻抗较大,减小了地环路电流。但这样做只能减小高频搅扰的地环路搅扰。另一个问题是,尽管设备浮地,但设备与地之间仍是有寄生电容,这个电容在频率较高时会供给较低的阻抗,因而并不能有用地减小高频地环路电流。
②运用变压器完成设备之间的衔接运用磁路将两个设备衔接起来,能够堵截地环路电流。 但要留意,变压器初次级之间的寄生电容依然能够为频率较高的地环路电流供给通路,因而变压器阻隔的办法对高频地环路电流的按捺作用较差。进步变压器高频阻隔作用的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。但必定要留意阻隔变压器屏蔽层的接地端必须在承受电路一端。不然,不只不能改进高频阻隔作用,还或许使高频耦合愈加严峻。因而,变压器要装置在信号接纳设备的一侧。经过杰出屏蔽的变压器能够在1MHz以下的频率供给有用的阻隔。
③运用光阻隔器另一个堵截地环路的办法是用光完成信号的传输。这能够说是处理地环路搅扰问题的最理想办法。用光衔接有两种办法,一种是光耦器材,另一种是用光纤衔接。光耦的寄生电容一般为2pf,能够在很高的频率供给杰出的阻隔。光纤几乎没有寄生电容,但装置、保护、本钱等方面都不如光耦器材。
④运用共模扼流圈在衔接电缆上运用共模扼流圈相当于添加了地环路的阻抗,这样在必定的地线电压作用下,地环路电流会减小。但要留意操控共模扼流圈的寄生电容,不然对高频搅扰的阻隔作用很差。共模扼流圈的匝数越多,则寄生电容越大,高频阻隔的作用越差。
消除公共阻抗耦合的途径有两个:一个是减小公共地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减小,然后操控公共阻抗耦合。另一个办法是经过恰当的接地办法防止简单彼此搅扰的电路共用地线,一般要防止强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模仿电路共用地线。如前所述,减小地线阻抗的中心问题是减小地线的电感。这包含运用扁平导体做地线,用多条相距较远的并联导体作接地线。关于印刷线路板,在双层板上布地线网格能够有用地减小地线阻抗,在多层板中专门用一层做地线尽管具有很小的阻抗,但这会添加线路板的本钱。经过恰当接地办法防止公共阻抗的接地办法是并联单点接地。
并联接地的缺陷是接地的导线过多。因而在实践中,没有必要一切电路都并联单点接地,关于彼此搅扰较少的电路,能够选用串联单点接地。例如,能够将电路依照强信号,弱信号,模仿信号,数字信号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,不同类型的电路选用并联单点接地。
PCB中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。