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接地的干扰与抑制
作者:  日期:2017-02-21  浏览次数:1531次  来源:
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       实现合理的接地是实现电子系统设备的电磁兼容性的一个重要而关键的手段,不同的系统对于地线设计有不同的要求,泰思特静电放电发生器小编给大家分析一下地线干扰的各类及产生的原因,然后有针对性的介绍各种接地技术及接地方法,研究接地的电磁兼容性设计。
       一、地线中的干扰
       所谓地线是指电子电气系统与设备中所有电路单元模块的公共基准电位的连接线,主要包括有电源地线与信号地线。
       在进行电路设计时,所考虑的地线为理想地线,即认为地线是一个零电位、零阻抗的物理实体。理想地线不仅是各电路单元模块中所有信号电平的参考点,而且在工作时其上存在电流时各点之间不会产生电位差,它可以作为系统中所有信号电平的参考点。
       在实际的电子电气系统与设备中,这种完全理想地线是不可能实现的,工作地线总是具有一定的电阻和分布电感,一般电阻很小可以忽略,但高频时电感的感抗不能忽略。当回流流过动作地线时就会在地线的阻抗上产生电压降,因此地线上各点的电位不同,地线上任意两点间存在着一定的电位差,这就可能产生阻抗干扰。
       任何印制电路板中的地线都是通过印制导线连接的,由于导体存在着电阻率,所以其上一定存在着电阻与阻抗,电流通过该导线时必然产生电位差,而且即使是电阻率为零的超导体,其表面两点之间的跨越时间延迟也会呈现某种效应。
       同时,系统与设备中的地线还会与印制电路板上的其他走线形成环路,当交变磁场与环路交连时,就会在地线中产生感应电势。
       不论是地电流在地线上产生的压降还是地环路所引起的感应电势,都有可能使共用该地线的电路单元产生相互干扰,所以地线的干扰主要可分为两类:一类是由于地线阻抗所引起的干扰,另一类是由于地环路所产生的干扰。
       1、地线阻抗干扰
       地线的干扰大小主要表征在地线中干扰电压的大小,地线中的干扰电压除与流过地线的电流有关外,还与地线的阻抗有关。地线阻抗包括电阻和电感分量。
       在实际电路中,造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号,脉冲信号中包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。对于数字电路而言,电路的工作频率是很高的,因此地线阻抗对数字电路的影响较大。
       2、地环路干扰
       再一个电子电气系统与设备中,每一个电路单元模块都存在着地线,而各电路单元模块的地线不可避免的会与其他线路构成环路。并且,由于地线阻抗的存在,当电流流过地线时,就会在地线上产生电压。当电流较大时,这个电压可以很大。例如,附近有大功率电器启动时,会在地线中流过很强的电流。这个电流会在两个设备的连接电缆上产生电压。由于电路的不平衡性,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。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此称为地环路干扰。地环路中的电流还可以由外界电磁场感应出来。
       二、地线干扰的抑制
       由以上分析可知,地线干扰极易造成电子电气系统与设备内部各单元电路模块之间的相互交叉耦合,因此如何抑制地线干扰是电子电气系统与设备的电磁兼容性设计的一个重要内容。根据地线干扰形成的机理可以发现,减小电子系统与设备的地线干扰必须从两方面着手:一方面是在电路设计中解决,另一方面则是在设计印制电路板时解决。即使在电路设计时考虑了地线干扰的抑制,也必须通过适当的印制电路板设计才能得以实现,所以在进行电子系统与设备的印制电路板设计时必须认真考虑地线的合理设计,以满足电子系统与设备的电磁兼容性要求。
       1、电路设计
       从电路设计方面考虑,如何抑制地线干扰体现在如何抑制地阻抗引起的干扰与地环路引起的干扰,而低阻抗引起的干扰的抑制措施显而易见就是如何减小地线阻抗,消除公共阻抗耦合有两个有效的途径:一是减小公共地线部分的阻抗;另一个是通过适当的接地方式避免相互干扰电路共用地线。
       2、印制电路板接地设计
       电路设计中所采用的抑制地线干扰的方法还必须在印制电路板设计中体现,并且印制电路板中地线设计的好坏直接影响到地线干扰的抑制效果。即在印制电路板设计时必须正确选择接地方式和阻隔地环路等。
       三、实际电子系统与设备的接地设计
       在实际电子电气系统设备中的印制电路板的接地设计,除了要掌握以上接地技术外还必须根据实际问题进行实际分析、设计。
       印制电路板地线设计原则

       印制电路板布线中的“分地”原则、地层上的隔缝不要阻挡高频回流的通路、避免把连接器装在地层隔缝上、数字电路应视为高频模拟电路、接地线应尽量加粗、数字电路接地线构成闭环电路、接地与信号环路

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