1.接地
接地是抑制噪聲和防止干擾的重要措施 正確的接地可以減少或避免電路間的相互干擾,根據(jù)不同的電路可用不同的方法主要接地方式有:單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地 單點(diǎn)接地就是把整個電路系統(tǒng)中某一點(diǎn)作為接地的基準(zhǔn)點(diǎn),其他信號的地線都連接到這一點(diǎn)上串聯(lián)式單點(diǎn)接地由于共用一條地線,易引起公共地阻抗干擾并聯(lián)式單點(diǎn)接地是將每個電路單元單獨(dú)地用地線連接到同一個接地點(diǎn),在低頻時,可有效避免各單元之間的地阻抗干擾低頻放大電路的地線設(shè)計(jì)宜采用這種并聯(lián)式單點(diǎn)接地但在高頻時,相鄰地線間的耦合增強(qiáng),易造成各電路單元之間的相互干擾,所以并聯(lián)一點(diǎn)接地僅適用于低于1MHz以下電路
多點(diǎn)接地是指設(shè)備(或系統(tǒng))中各個接地點(diǎn)都直接接到距它*近的接地線上,使接地引線的長度*短,此時,總接地線應(yīng)寬些,長度不宜過長在數(shù)字電路設(shè)計(jì)時,宜采用多點(diǎn)接地方式 多點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡單而且由于采用了多點(diǎn)接地,接地線可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減少但是,采用多點(diǎn)接地后設(shè)備會增加許多地線回路,它們會對設(shè)備內(nèi)較低電平的信號單元產(chǎn)生**影響有時可以采用混合接地措施,即在電路中既有低頻電路,又有高頻電路時,低頻電路宜采用單點(diǎn)接地方式,而高頻電路需采用多點(diǎn)接地對于單元電路一般采用單點(diǎn)接地方式,但多級電路地線設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)信號通過頻率的高低靈活采用各種不同的接地方式
2.接地干擾消除
在有些情況下,地線阻抗帶來的干擾無法避免,尤其對電子設(shè)備理想情況下地線阻抗為零,它不僅是電路中信號電平的參考點(diǎn),而且當(dāng)有電流通過它時不應(yīng)產(chǎn)生壓降 在具體的電子設(shè)備內(nèi),這種理想地線是不存在的地線既有電阻又有電抗,當(dāng)有電流邁過時必然產(chǎn)生壓降 另一方面,地線還有可能利其他線路(信號線,電源線)形成環(huán)路當(dāng)交變磁場與環(huán)路交鏈時,就會在地線中感應(yīng)電勢不論是地線流過的電流在地線上產(chǎn)生的壓降,還是地環(huán)路所引起的感應(yīng)屯勢,都會使公用地線的各個電路單元產(chǎn)生相互干擾如何抑制地線干擾也就成為電磁兼容性設(shè)計(jì)的一個重要課題根據(jù)地線干擾形成的機(jī)理,減小地線干擾的措施可歸納為:模擬接地與數(shù)字接地分離,減小地線阻抗和屯源饋線阻抗、選擇合適的接地方式,阻隔地環(huán)路等
地線中的干擾電壓除與流過地線中的電流有關(guān)外,還與地線的阻抗有關(guān) 地線阻抗包括電阻和電感
ZG=RG十jwL (1)
如欲減少ZG,就得減少RG和L但交流電在流經(jīng)導(dǎo)體截面時并不像直流那樣在導(dǎo)體上均勻分布,由于趨膚效應(yīng),電流集中于表面,使導(dǎo)體有效載流面積小于甚至遠(yuǎn)小于導(dǎo)體的真實(shí)截面積因此同一導(dǎo)體在直流、低頻和高頻情況下所呈現(xiàn)的阻抗不同;而導(dǎo)體的電感同樣與導(dǎo)體半徑、長度以及信號頻率有關(guān)設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)不同頻率下的導(dǎo)體阻抗來選擇導(dǎo)體截面大小,并盡可能使地線加粗和縮短
3.接地電阻的干擾和抗干擾
電子電路各子系統(tǒng)除受自身接地電阻電壓的干擾外,還受到流經(jīng)公共接地電阻R的電流I所引起的電壓降IR的影響 即所謂“接地電阻共模的干擾”
由分析可知,無論差模還是共模接地電阻的干擾都與系統(tǒng)中的子系統(tǒng)的接地電阻和地電流有關(guān)系由于各個子系統(tǒng)都存在著接地電阻,又由于各于系統(tǒng)工作方式的不同和工作狀態(tài)的隨機(jī)性,系統(tǒng)的電流的大小也隨之變化,使這種干擾變得復(fù)雜,且危害性也較大對模擬放大電路有影響,引入了偏置誤差,會使模擬放大器輸出變化異常,對數(shù)字邏輯電路輸入輸出特性有影響,降低抗干攬能力,甚至使接收端無法工作
分析可知,無論差模還是共模接地電阻的干擾都是通過接地電阻藕合到系統(tǒng)中的從切斷干擾途徑、削弱干擾強(qiáng)度的抗干擾方法出發(fā),電子系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)應(yīng)盡量降低地線電阻措施和采用一點(diǎn)接地方式電子系統(tǒng)的一點(diǎn)接地方式如圖1所示
注意:在高頻電路中,導(dǎo)線間的分布電容和寄生電感,將耦合線間的干擾,影響比較突出為了減小線間的分布電容和線間的電磁感應(yīng),削弱線間的相互干擾,一般采用多點(diǎn)接地
4.其它
在電子設(shè)備的地線處理時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
正確選擇一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地 當(dāng)頻率低于1MHz也時,應(yīng)采用一點(diǎn)接地;當(dāng)頻率高于10MHz也時,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地;當(dāng)工作頻率在1—10MHz也時,如果采用一點(diǎn)接地,其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地
應(yīng)采用對稱、平衡結(jié)構(gòu)電路及雙絞屏蔽線作傳輸線,使兩線得到的地噪聲及其它干擾相等,可以在輸入端相互抵消
屏蔽導(dǎo)線的屏蔽層應(yīng)一端接地,接地點(diǎn)應(yīng)是放大器公共端或信號源公共端
電路板上既有高速邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者地線不要相混,分別與電源端地線相連,盡量加大線性電路地線的截面積,使它能通過三倍于印制電路板的電流,如有可能,接地線的線徑應(yīng)大于3mm
負(fù)載地線和交流地線上都有很大電流通過,這些大電流地線與信號地應(yīng)分開設(shè)置,同時大電流地線應(yīng)粗些,通常應(yīng)采用匯流排或粗導(dǎo)線各類地線應(yīng)分開布線,然后,同一類地線分別短接后,再接到共同的接地點(diǎn)若它們之間有的不允許直接相連時,可在兩者之間加接1—10uf的電容器 為了達(dá)到較好的效果,常把銅網(wǎng)埋人地面深處,然后用銅排接到共同的接地點(diǎn)