PCB设计中地线干扰抑制方法详解
地线环路干扰的抑制方法

地线环路干扰的抑制方法
地线环路干扰是指由于工频电流通过地线和设备之间的环路产生的干扰信号。
为了抑制地线环路干扰,有以下几种方法:
一、增加接地电阻
增加接地电阻可以减小地线环路的面积,从而减小干扰信号的强度。
但是,增加接地电阻过大会导致接地电势升高,从而影响设备的安全性能。
二、采用屏蔽措施
采用屏蔽措施可以有效地减小地线环路的面积,进而减小干扰信号的强度。
常见的屏蔽措施包括使用屏蔽线缆、屏蔽箱等。
三、地线干扰电流的分离
地线干扰电流的分离可以避免地线干扰电流通过设备内部的回路而产生干扰。
常见的分离措施包括使用隔离变压器、隔离磁环等。
四、采用滤波器
采用滤波器可以将地线干扰信号滤波掉,从而减小干扰信号的强度。
常见的滤波器包括LC滤波器、RC滤波器、C-L-C滤波器等。
综上所述,抑制地线环路干扰的方法包括增加接地电阻、采用屏蔽措施、地线干扰电流的分离和采用滤波器等。
在实际应用中,需要根据不同的情况选择相应的方法。
pcb包地抗干扰原理

pcb包地抗干扰原理
PCB包地抗干扰原理是指在PCB设计中采用地域包围的方式来
减少电磁干扰的影响。
在 PCB 设计中,地是一个非常重要的元件,
它不仅提供了电气连接,还可以作为电磁屏蔽和电流回流的路径。
在 PCB 包地抗干扰原理中,通过将整个电路板的地区域包围在一起,可以有效地减少电磁波的辐射和接收外部干扰。
首先,包地抗干扰原理利用了地的屏蔽作用。
通过将整个电路
板的地区域包围在一起,可以形成一个屏蔽罩,减少电磁波的辐射
和传播。
这样可以有效地减少电路板对外部电磁干扰的敏感度,提
高系统的抗干扰能力。
其次,包地抗干扰原理还可以减少地回流路径的电阻和电感。
当整个地区域被包围在一起时,可以减少地回流路径的长度和阻抗,从而降低地回流路径的电阻和电感,减小地回流路径对信号的干扰,提高信号的完整性和稳定性。
此外,包地抗干扰原理还可以减少地回流路径的环路面积。
通
过将整个地区域包围在一起,可以减少地回流路径的环路面积,减
小环路感应电压和电磁干扰的影响,提高系统的抗干扰能力。
总的来说,PCB包地抗干扰原理通过包围整个地区域,利用地
的屏蔽作用,减少地回流路径的电阻和电感,减小环路面积等方式,可以有效地减少电磁干扰的影响,提高系统的抗干扰能力。
这种原
理在高频电路和对抗干扰要求较高的电子设备中得到了广泛的应用。
印刷电路板的抗干扰设计

印刷电路板的抗干扰设计印刷电路板(PCB)的抗干扰设计是指在PCB的设计和布局过程中,采取一系列措施来减少外界干扰对PCB正常工作的影响。
干扰可能来自于电磁辐射、电源噪声、信号耦合等多个方面,如何有效地抵抗这些干扰因素,保证PCB电路的稳定运行,是PCB设计过程中非常重要的一环。
对于电源噪声的干扰,可以采取以下措施:1. 合理布局电源和地线:将电源线和地线远离模拟和数字信号线,以最大限度地降低电源噪声对其他信号的影响。
2. 添加电源滤波器:在电源输入端添加适当的滤波器,能够有效地滤除电源中的高频噪声。
对于电磁辐射干扰的抵抗,可以采取以下措施:1. 合理布局信号线:将模拟和数字信号线分开布局,避免它们交叉或靠近高频部件,减少信号线之间的相互耦合影响。
2. 使用屏蔽设备:对于易受电磁辐射干扰的高频电路,可在其周围加入金属屏蔽罩,有效地阻挡外界电磁辐射。
信号耦合也是影响PCB抗干扰性能的重要因素,针对信号耦合问题,可采取以下措施:1. 电源和地线分离:将模拟和数字信号地分离开来,有效减少信号之间的耦合。
2. 加入适当的隔离层:对于高频干扰敏感的信号线,可以采用层层隔离的方法,利用不同层次的层间垂直耦合,减少信号之间的横向耦合。
还需要注意一些细节来进一步提高PCB的抗干扰能力:1. 合理选择元器件:选择抗干扰性能好的元器件,并严格控制元器件的引脚长度和布局。
2. 良好的接地设计:良好的接地设计有助于减小信号回路上的回流电流,并减少信号之间的相互干扰。
3. 严格控制走线:要避免走线太长、走线太密,同时要合理使用过孔进行信号层之间的连接。
印刷电路板的抗干扰设计是一个综合性的工作,需要结合具体的电路设计和使用环境来进行综合考虑。
通过合理的布局设计、选择适当的抗干扰措施,可以有效地提升PCB的抗干扰能力,保证电路的稳定工作。
PCB设计中防止串扰的方法有哪些

PCB设计中防止串扰的方法有哪些串扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。
克服串扰的主要措施有:加大平行布线的间距,遵循3W规则。
在平行线间插入接地的隔离线。
减小布线层与地平面的距离。
3W规则为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。
如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。
在实际PCB设计中,3W规则并不能完全满足避免串扰的要求。
按实践经验,如果没有屏蔽地线的话,印制信号线之间大于lcm 以上的距离才能很好地防止串扰,因此在PCB线路布线时,就需要在噪声源信号(如时钟走线)与非噪声源信号线之间,及受EFTlB、ESD 等干扰的“脏“线与需要保护的“干净”线之间,不但要强制使用3W 规则,而且还要进行屏蔽地线包地处理,以防止串扰的发生。
此外,为避免PCB中出现串扰,也应该从PCB设计和布局方面来考虑,例如:1.根据功能分类逻辑器件系列,保持总线结构被严格控制。
2.最小化元器件之间的物理距离。
3.高速信号线及元器件(如晶振)要远离I/()互连接口及其他易受数据干扰及耦合影响的区域。
4.对高速线提供正确的终端。
5.避免长距离互相平行的走线布线,提供走线间足够的间隔以最小化电感耦合。
6.相临层(微带或带状线)上的布线要互相垂直,以防止层间的电容耦合。
7.降低信号到地平面的距离间隔。
9.尽可能地增大信号线间的距离,这可以有效地减少容性串扰。
10.降低引线电感,避免电路使用具有非常高阻抗的负载和非常低阻抗的负载,尽量使模拟电路负载阻抗稳定在loQ~lokQ之间。
因为高阻抗的负载将增加容性串扰,在使用非常高阻抗负载的时候,由于工作电压较高,导致容性串扰增大,而在使用非常低阻抗负载的时候,由于工作电流很大,感性串扰将增加。
11.将高速周期信号布置在PCB酌内层。
印刷电路板的抗干扰设计

印刷电路板的抗干扰设计印刷电路板(PCB)是电子产品中最重要的组成部分之一,其设计对于整个电子系统的工作效率和稳定性至关重要。
在 PCB 的设计中,抗干扰能力是非常重要的指标之一,因为干扰会使电路失去稳定性,导致电子产品的性能下降,甚至无法正常工作。
因此,在PCB 的设计中,必须充分考虑抗干扰能力。
下面将从 PCB 设计的主要方面来探讨如何提高 PCB 的抗干扰能力。
1. 地线设计地线是 PCB 设计中非常重要的一个部分,它不仅可以提供电路的回流路径,还可以降低 PCB 的干扰噪声。
在地线的设计中,必须注意以下几个方面:(1)在 PCB 设计中,地线的导线应该足够宽,以确保其能够承受电流负载,同时也能够降低电路中的电流噪声。
(2)在进行 PCB 线路布局时,地线应该呈现等分布的状态,并且需要尽可能缩短地线的长度,从而减少电路中的电磁波。
(3)在 PCB 的层次设计中,应该尽可能地让地线与其他信号层分离,以避免地线对其他信号的影响。
(4)在布局和设计过程中,应该尽可能避免地线延长和超长面积地线的存在。
(5)在 PCB 制造过程中,需要保证地线与 PCB 的焊盘导通,以确保地线能够正常连接。
2. 信号线和电源线的布局在 PCB 的设计中,信号线和电源线的布局与连接方式对于整个电路的抗干扰能力有着非常重要的影响,因此需要特别注意以下几个方面:(1)在 PCB 的设计中,应该尽可能将信号线和电源线布置在靠近中心的位置,以降低 PCB 中的信号噪声。
(2)信号线和电源线的布局应该合理,以尽可能减少信号线的距离和电源线之间的交叉,从而避免EMI 。
(4)相同信号同时出现在不同层次的 PCB 中时,应该采用相同的线路布局方式,以确保信号的稳定性和一致性。
(5)在进行 PCB 的联锁设计时,应该尽可能避免信号线与电源线太过靠近,从而避免Cross-talk。
3. PCB 的布局设计(1)在 PCB 的布局设计中,应该尽可能避免狭窄的走线和过密的布线,以免干扰的发生。
PCB抗干扰设计

PCB抗干扰设计PCB(Printed Circuit Board)抗干扰设计是指在电子产品的PCB设计过程中,采取一系列措施来减少和抵御各种外部干扰因素对电路的影响和干扰。
随着电子产品的不断发展和普及,电子设备之间的干扰问题也变得越来越严重。
因此,采取有效的抗干扰设计对于保证电子产品的正常运行和可靠性至关重要。
1.接地设计:在PCB设计中,接地是一个非常重要的因素,能够有效地抵御和减少各种干扰。
良好的接地设计可以有效地降低信号线之间的串扰和互相干扰。
在PCB设计中,应该合理规划接地路径,将接地线路保持尽量短且直接。
同时,通过增加接地区域的面积来减少电磁干扰。
2.电源过滤:电源过滤电路可以在供电系统上降低不同频率的电磁噪声。
使用陶瓷电容器和电源滤波器可以有效地减少电源线上的电磁干扰。
通过在电源输入端添加滤波器来滤除高频噪声和尖峰噪声,以保证电路正常运行。
3.信号线隔离和屏蔽:在PCB设计中,信号线的隔离和屏蔽是非常重要的一步。
信号线之间的互相干扰会导致信号失真和产生噪声。
为了降低信号线之间的干扰,可以采用不同层的PCB布线,并根据信号的特性进行合理的布线规划,避免信号线交叉和并行。
此外,通过在信号线旁添加地层和屏蔽层,可以进一步减少信号线的干扰。
4.环境屏蔽:在一些特殊环境下,如高温、高湿度、强磁场等,电子设备容易受到外部环境的干扰。
为了保证电路的正常运行,可以在PCB设计中增加外部屏蔽层来防止干扰。
此外,在PCB设计中还可以选择合适的材料,如有机基板和金属外壳,来提高设备的抗干扰能力。
5.地线和功率线的分离:在PCB设计中,地线和功率线的分离是非常重要的。
通过对地线和功率线进行分离,可以减少互相的干扰,提高整体的抗干扰性能。
此外,还可以采用不同层次的布线,将地线和功率线分别布置在不同的层次上,以减少干扰。
6.编码和解码技术:在一些特殊的通信应用中,编码和解码技术可以有效地提高通信系统的抗干扰能力。
PCB布线中的抗干扰策略

PCB布线中的抗干扰策略在PCB布线过程中,抗干扰策略是确保电子设备正常运行的关键。
干扰可以来自各种源,如电磁辐射、电源波动、信号串扰等,它们对电路的稳定性和性能产生严重影响。
为了减少干扰,以下是几种常见的抗干扰策略。
首先,正确的布线规划是实施抗干扰策略的基础。
布线规划需要充分考虑信号和电源线的分布,尽量减少信号线和电源线的交叉与平行。
此外,应将高频信号线与低频信号线相分离,并确保信号线与地线之间的间距合适。
第二,良好的地线设计非常重要。
地线是PCB布线中最重要的组成部分,它提供了一个良好的参考平面,减少了电磁干扰的影响。
地线需要足够宽,并保持连续性以减少阻抗。
此外,地线应尽可能靠近信号线,形成一对互补的传输线,以减小信号回路面积,降低串扰的可能性。
第三,适当的屏蔽技术也可以有效地抵御干扰。
屏蔽技术通常在高频信号线上使用,通过在信号线周围添加屏蔽层来阻挡外部干扰的进入。
屏蔽层可以是金属箔、银浆、导电性涂料等材料的一层或多层。
屏蔽层应与地线连接以形成一个闭合的回路,确保外界干扰信号被引导到地。
第四,电源管理是抗干扰策略的一个重要方面。
电源的稳定性对于整个电子系统的正常运行至关重要。
为了减少电源波动引起的干扰,可以采取以下措施:合理的电源布置、降低电源噪声的滤波和去耦电容、选择稳定性好的电源模块等。
此外,还有一些其他的抗干扰策略值得一提,如适当的阻抗匹配、减小回路面积、选择低噪声元件等。
在实际布线过程中,还需要充分利用仿真软件进行模拟验证,以确保布线方案的可行性和有效性。
总结来说,PCB布线中的抗干扰策略是确保电子设备正常运行的关键。
通过正确布线规划、良好的地线设计、屏蔽技术的使用、电源管理和其他一系列策略的综合应用,可以有效地减少电子设备受到的干扰,提高电路的稳定性和性能。
在实际应用中,还需要根据不同的应用场景和需求进行定制化的抗干扰策略设计。
印刷电路板的抗干扰设计

印刷电路板的抗干扰设计印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)作为电子产品中的重要组成部分,需要具备良好的抗干扰设计。
在当今电子产品应用越来越广泛,并且电子设备与设备之间的互联越来越密切的情况下,电路板的抗干扰设计显得尤为重要。
本文将从几个方面探讨印刷电路板的抗干扰设计原则及措施。
抗干扰设计原则:1. 地线设计:良好的地线设计是抗干扰设计的基础。
地线的作用主要有两个:一是提供电路工作的零参考电位;二是对传导型干扰电流提供回流通道。
在PCB的布线中,应该尽量避免地线环路,减小地线的电阻。
应该在PCB的设计中合理规划地线的走向,避免地线交叉或并联,减小地线的共模干扰。
2. 信号线设计:在设计PCB的信号线时,应该将高频信号线和低频信号线分开布线,减小信号线之间的干扰。
在布线时应该尽量避免使用锐角折线,减小信号线的辐射干扰。
对于高频信号线,应该采用差分传输技术,减小共模干扰。
3. 综合布线设计:在PCB的综合布线设计中,要合理规划布局,减小信号线和电源线之间的干扰。
在对PCB进行布线时,还应该考虑到信号线和功率线之间的距离关系,尽量让它们保持距离,减小其互相干扰。
4. 电源线设计:良好的电源线设计是保证整个电路系统稳定运行的关键。
在PCB的设计中,应该优化电源线的布局,避免电源线交叉、并联,减小电源线的电阻和电感,提高其抗干扰能力。
抗干扰设计措施:1. 电磁屏蔽:在PCB的设计中可以采用电磁屏蔽技术,通过在电路板上覆盖一个屏蔽层,来减小外界电磁场对电路板的干扰。
电磁屏蔽层可以采用金属材料或者导电性好的化合物材料,从而有效的提高电路板的抗干扰能力。
2. 滤波器设计:在PCB的设计中可以采用滤波器技术,通过在电路板上增加RC滤波器、LC滤波器或者Pi滤波器,来滤除干扰信号,保护电路板的稳定工作。
滤波器的选用应该根据实际的干扰频率、功率等特性进行选择。
3. 接地设计:良好的接地设计是确保电路板稳定运行的重要保障。
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PCB设计中地线干扰抑制方法详解——铁路信号设备地线干扰抑制方法的研究(三)2013-06-07 来源:电子元件技术网网友原创博文作者:杨鹏[责任编辑:Cynthiali]【导读】本文是电子元件技术网网友原创博文《铁路信号设备地线干扰抑制方法的研究》系列第三章,重点介绍了在PCB设计中,如何通过适当接地方法,规避地线干扰,包括地环路干扰抑制方法、公共阻抗耦合干扰抑制方法、混合接地等内容。
《铁路信号设备地线干扰抑制方法的研究》全文从电气电子设备接地重要性与地线干扰形成机理入手,重点介绍电气电子设备接地点与接地方式选择、增加地环路阻抗、降低接地阻抗等方法,来消除公共阻抗耦合、地环路等地线干扰,实现电气电子设备良好的电磁兼容。
最后,针对铁路现场电磁骚扰源特性与耦合方式,成功地将地线干扰抑制方法应用于某铁路信号设备的电磁兼容设计中。
全文第一章为:EMC接地的概念与分类全文第二章为: EMC地线干扰形成的机理4 地线干扰抑制方法接地抗干扰技术的主要内容,一是避开地环路电流的干扰,二为降低公共地线阻抗的耦合干扰。
“一点接地”有效地避免了地环路电流干扰,而在“一点接地”前提下,并联接地则是降低公共地线阻抗耦合干扰的有效措施。
4.1 地环路干扰抑制方法从地环路干扰的机理可知:只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰,此外,防止线缆上的共模骚扰电流转化为干扰电压,也是解决地环路干扰的问题的效措施。
抑制地环路干扰主要方法有:平衡电路、光电隔离、磁电隔离、共模扼流圈,以及减少地线阻抗与浮地。
本节将重点讨论平衡电路、光耦隔离、磁电隔离、共模扼流圈在抑制地环路干扰方面的应用。
4.1.1 平衡电路当感应的电磁干扰在回路上传输时,如果回路的阻抗完全对称时,对电路不会引起干扰。
但是在平衡电路中,实际的回路阻抗很难做到达到完全对称,这种不平衡阻抗,会将传输线中的共模干扰转化为差模干扰,从而对电路造成干扰,平衡电路抑制地环路共模干扰的机理如下图所示:图 9 平衡电路对地环路的抑制4.1.2 磁电隔离磁电隔离实质上是利用变压器实现磁电隔离的基本原理:变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。
当在一个绕组上加上交变电压时,由于电磁感应而在其它绕组上感生交变电压。
因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的,在电路上是互相隔离的。
这样可以使用变压器切断设备与外部接口(含电源)之间的共模电磁干扰传播路途,让一定频率的差模信号可以通过,如下图所示:图 10 磁电隔离原理为提高高频共模电磁干扰的抑制性能,一般会在变压器原边、副边间增加静电屏蔽后,减小原边/副边之间的寄生电容。
该屏蔽与绕组间形成新的分布电容,当将屏蔽接地后,可以将高频干扰通过这一新的分布电容引回地,避免其对副边电路产生干扰。
目前磁电隔离技术,已广泛应用于电气电子产品的开关电源、以太网端口,切断地环路干扰的耦合途径。
4.1.3 光电隔离光电隔离采用光电耦合器来实现,即通过半导体发光二极管(LED)的光发射和光敏半导体(光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等)的光接收,来实现信号的传递。
由于发光二极管和光敏半导体是互相绝缘的,从而实现了电路的隔离,如下图所示:图 11 光电隔离4.1.4 继电器隔离电磁继电器隔离一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生的电磁效应,衔铁就会在电磁吸引力的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力的作用下返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。
这样的吸合、释放。
继电路实际上是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,利用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”,在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系。
因此,可以利用继电器的线圈接受电气信号,而用触点发送和输出信号,从而在低频时,避免强电和弱电信号之间的直接联系,实现了输入与输出的电气隔离,如下图所示:图 12 继电器隔离4.1.4共模扼流圈隔离共模扼流圈并非像隔离变压器、光电耦合器、电磁继电器那样属于隔离器件,这些器件中被隔离的两端,通过磁、光、机械进行信号的传输,但是共模扼流圈在电磁兼容领域的应用时,主要是为了让共模电感像隔离器件那样将共模干扰隔离在共模扼流圈输入/输出的两端,因此,在EMC领域,一般也将共模扼流圈与隔离变压器、光电耦合器、电磁继电器一样,用为隔离器件。
共模扼流圈由铁氧体磁芯、线圈La、 Lb,以及固定架组成,两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向),如下图所示:图 13 共模扼流圈高频隔离这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。
4.2 公共阻抗耦合干扰抑制方法消除公共阻抗耦合的途径或方法有两个:一是减小“公共地”地线部分的阻抗,这样公共地线上的电压也随之减小,从而控制公共阻抗耦合。
另一个是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线,一般要避免强电电路、弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线。
减少“公共地”地线阻抗核心问题是减小地线的电感,包括使用扁平导体做地线、用多条相距较远的并联导线做接地线。
对于印制电路板而言,在双层板上布地线网络能够有效地减小地线阻抗,在多层板上专门用一层做地平面。
但是通过选择适当的接地方式也可有效的消除公共阻抗的耦合干扰。
电气电子设备的接地方法主要有:单点接地、多点接地、混合接地、浮地。
一般会根据电路类型、系统工作频率、工作电流等选择一个合适的接地方法,来抑制或减小共地阻抗干扰。
4.2.1 单点接地单点接地是指在一个线路中,只有一个物理点被定义为接地参考点,其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。
单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。
(1)串联单点接地图 14 串联单点接地串联单点接地如上图所示,是各电路连接地线的等效阻抗(低频时,线缆的感抗很低,等效为0),分别是电路1、电路2、电路3的电流,由此可得出各点的电位各下:A点的电位:B点的电位:,C点的电位:,由A、B、C 三点的电位表达式可看出各点之间的电位将互相影响,若各电路的电平相差不大,这种接地方式可以使用,如各电路之间的电平相差较大则不能使用。
假如电路 1 是高电平电路,而电路 3 是低电平电路,那么由C点的电位计算公式可知:电路 1 将严重干扰到电路 3 的工作。
但是这种接地方法比较简单,使用的仍然很多。
须要注意的是,在使用这种接地方式抑制公共阻抗耦合干扰时,应注意串联的次序,最怕干扰的电路的地应接在A点,而最不怕干扰的电路的地应接在C点。
错误的串联单点接地如下图所示:图 15 错误的串联单点接地设计在上图中,将系统的接地点选择在运算放大器的输入侧,公共阻抗耦合干扰,叠加在运算放大器的输入端了,如果Z1很大,或流过该阻抗的电流较大,运算放大器输入端的叠加干扰可能很好,导致错误的输出结果。
如果将接地点放在运算放大器的输出侧,则可完全避免公共阻抗耦合干扰,使运算放大器的输入端不受地线电流的影响,如下图所示:图 16 正确的接地设计(2)并联单点接地并联单点接地采取所有器件的地直接接到地汇接地点,不共用接地总线,各电路的地电位只与本电路的地电流及地线阻抗有关,不受其它电路影响,这样接地方式可以消除公共阻抗耦合干扰。
并联单点接地方式如下图所示:图 17 并联单点接地其中,分别是电路1、电路2、电路3接地线的等效电阻(低频时,线缆的等效感抗可忽略不计),分别是电路1、电路2、电路3的电流,A、B、C点的电位,分别如下:,,。
由上述电位计算公式可知,各点之间的电位只与本电路的地电流及地线阻抗有关,因此在低频时各电路之间不存在共阻抗耦合的地线干扰,因此,在电气电子设备低频工作时,尽量采用这种方式接地。
只是当电路数量较多时,这种接地方式需要的地线较多,用起来比较笨重。
(3)混合单点接地串联单点接地容易产生公共阻抗耦合的问题,解决的方法是采用并联单点接地,但是并联单点接地往往由于地线过多,而没有实施的可能性。
因此,实际情况中可以灵活采用这两种单点接地方式的组合,即混合单点接地方式。
混合单点接地方式中,是将电路按照干扰特性分组,相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组,相互之间不易发生干扰的电路放在同一组,一组内的电路采用串联单点接地,不同组的电路采用并联单点接地。
混合单点接地方式,如下图所示:图 18 串联单点和并联单点混合接地这种接地方法避免公共阻抗耦合干扰的关键是:避免使功率相差很大的电路或噪声电平相差很大的电路共用一段地线。
这种接地方式,既解决了公共阻抗耦合的问题,又避免了地线过多的问题。
但是这种方式只适用于低频,不能用于高频。
因为根据传输线理论,当地线的长度接近信号波长的1/4时,它就相当于一根终端短路的传输线,不仅起不到接地作用,还会有很强的天线效应,向外辐射干扰信号。
总的来说,单点接地适用于较低的频率范围,或者地线长度不超过信号波长的1/20。
4.2.2 多点接地多点接地,是指系统中各个接地点都接到距它最近的地平面上,以使接地线最短。
这种方式由于地线较短,适用于高频电路。
高频信号电路在接地阻抗上起主导作用的是电感,为了降低地线阻抗,在高频端都使用多点接地方式。
但多点接地方式可会形成各种地环路干扰,如下图所示:图 19 多点接地如上图可知,每电路对地电位为:其中,为地线等效电阻;为地线等效电感,是电路的地电流。
由上述公式可知,为了降低电路的地电位,每个电路的地线应尽可能短而粗,以便降低地线阻抗。
但在高频时,由于趋肤效应,高频电流只流经导体表面,此时要降低地线阻抗,通常采取地线排镀银的方式。
多点接地的优点是电路结构比单点接地简单,可应用于频率大于或等于10MHZ的高频电路,施工时接地连接比单点接地易实现,而且高频下驻波效应可减至最小。
然而,多点接地将会使相距较远的参考地未隔离、两个互连通信设备之间出现多个地线回路,通过地线回路将可能对低电平电路产生干扰,形成地环路干扰,对电气电子设备的正常运行造成不良影响。
目前多点接地方法主要用于如下场合:(1)高速印制线路板的接地设计:一般在印制线路板中定义一个完整的参考地平面,为了保持地平面的低阻抗特性,尽可能的不对地平面分割或减小过孔的数量。