工程實(shí)訓(xùn)(曾榮鑫)

《工程實(shí)訓(xùn)(曾榮鑫)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、模擬電路中的地線干擾分析及處理干擾，指的是發(fā)生在不同的單元電路、部件和系統(tǒng)之間，而地線干擾指的是通過公用底地線的方式產(chǎn)生的信號(hào)干擾，這里所說的信號(hào)通常是指交流信號(hào)或跳變信號(hào)。根據(jù)干擾來(lái)源的不同，我將地線干擾分為三種：地線環(huán)路干擾、公共阻抗干擾、電磁耦合干擾。以下圖來(lái)說明三類地線干擾的成因。A1、A2是級(jí)聯(lián)的兩個(gè)放大電路。由于PCB設(shè)計(jì)的客觀原因，各個(gè)電路單元在不同的板面位置，它們之間的連線必然有一定的長(zhǎng)度，這就形成了導(dǎo)線（銅鉑）電阻。導(dǎo)線的直流電阻雖然很小，大多數(shù)情況都可以忽略，但是對(duì)于交流信號(hào)來(lái)說，其感抗成分就不可以忽略不記，尤其是頻率比較高的時(shí)候更是如

2、此。地線同樣是導(dǎo)線，因此同樣存在阻抗，因此上圖中的地線J、K、L、M、N，就不可以簡(jiǎn)單的看成是等電位連線了，應(yīng)該把它們各自看成一個(gè)電抗元件。有了這個(gè)基本概念，就很容易理解三種地線干擾了。一、地線環(huán)干擾如圖所示，由于地線阻抗的存在，當(dāng)電流流過地線時(shí)，就會(huì)在地線上產(chǎn)生電壓。當(dāng)電流較大時(shí)，這個(gè)電壓可以很大。例如附近有大功率用電器啟動(dòng)時(shí)，會(huì)在地線在中流過很強(qiáng)的電流。比如上圖中的“B單元電路”的地線電流，流經(jīng)地線K、L、（M、J、N），到達(dá)接地零點(diǎn)。由于電路的不平衡性，每根導(dǎo)線上的電流不同，因此會(huì)產(chǎn)生差模電壓，對(duì)電路造成影響。具體的說就是“B單元電路”的地線電流，在

3、J、N、L、M形成的“地線環(huán)路”中，對(duì)放大器A1和A2造成了影響。由于這種干擾是由電纜與地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，因此成為地環(huán)路干擾。解決方法：1.磁電隔離。采用隔離變壓器將前后級(jí)隔離，對(duì)由地線環(huán)路帶來(lái)的設(shè)備間的相互高頻干擾有一定的抑制作用，但因?yàn)樽儔浩骼@組間存在的分布電容，所以對(duì)共模干擾的抑制效果隨干擾頻率的升高而下降?？拷跫?jí)繞組的屏蔽層連接在初級(jí)中性線上，可以濾掉初級(jí)出現(xiàn)的高頻差模干擾，而對(duì)50Hz的工頻電壓則不產(chǎn)生任何影響?？拷渭?jí)繞組的屏蔽層連接在次級(jí)中性線上，可以濾掉次級(jí)出現(xiàn)的高頻差模干擾。中間屏蔽層則與變壓器外殼連在一起，再接大地，主要用于濾

4、掉共模干擾。為提高高頻共模電磁干擾的抑制能力，一般會(huì)在變壓器的原邊和副邊間增加靜電屏蔽后，減小原邊/副邊之間的寄生電容。該屏蔽于繞組間形成新的分布電容，當(dāng)將屏蔽接地后，可以將高頻干擾通過這一新的分布電容引回地，避免其對(duì)副邊電路產(chǎn)生干擾。2.光電隔離。采用光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.共模扼流圈隔離，其主要是為了讓共模電感像隔離器件那樣將共模干擾隔離在共模扼流圈的輸入與輸出兩端。4.采用平衡電路。當(dāng)感應(yīng)的電磁干擾在回路傳輸時(shí)，如果回路的阻抗完全對(duì)稱式，對(duì)電路不會(huì)引起干擾。但是在平衡電路中，實(shí)際的回路阻抗很難達(dá)到完全的對(duì)稱，這種不平衡阻抗，會(huì)將傳輸線中的共模干擾轉(zhuǎn)化為

5、差模干擾，從而對(duì)電路造成干擾二、地環(huán)路電磁耦合干擾在實(shí)際電路的PCB上，J、N、L、M形成的“地線環(huán)路”將包圍一定的面積，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，如果這個(gè)環(huán)路所包圍的面積中有變化的磁場(chǎng)存在，就會(huì)在環(huán)路中產(chǎn)生感生電流，形成干擾。空間磁場(chǎng)的變化無(wú)處不在，于是包圍的面積越大干擾就越嚴(yán)重。解決方法：1.單點(diǎn)接地。單點(diǎn)接地是指在一個(gè)電子線路中，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到該點(diǎn)上。2、多點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地是指系統(tǒng)中各個(gè)接地點(diǎn)都接到距它最近的地平面上，以使接地線最短。這種方式由于地線較短，適用于高頻電路。高頻信號(hào)電路在接地阻抗上起主導(dǎo)作用的是

6、電感，為了降低地線阻抗，在高頻端都使用多點(diǎn)接地的方式。但該方法會(huì)形成各種地環(huán)路干擾。三、公共阻抗干擾認(rèn)真考察上圖所示的電路結(jié)構(gòu)，我們將發(fā)現(xiàn)，J、N、L、M中，有一條連接是多余的，隨便去除其一，仍然可以滿足各個(gè)接地點(diǎn)的連通關(guān)系，同時(shí)又可以消除地線環(huán)路。那么，將哪一條連線去除比較合理呢？這時(shí)就要考慮另一類的干擾問題??公共阻抗干擾。①去除J：這是最差的方案。J去除后地線環(huán)路似乎消失了，可是另一個(gè)更可怕的環(huán)路又形成了（I、N、L、M），其中I是信號(hào)線，因此干擾比原來(lái)有線J時(shí)還要嚴(yán)重。②去除M：環(huán)路消失，但是我們發(fā)現(xiàn)，此時(shí)放大器A2的地線電流需要流過J、N到達(dá)接地

7、零點(diǎn)，注意N段是A1和A2共同的接地線，因此A2接地電流在N上形成的電壓降就加到了A1上，形成干擾。這種因共用一段地線而形成的干擾稱為“公共阻抗干擾”。③去除L：不僅不能解決A2與A1之間的公共阻抗干擾問題，還引起了“B單元電路”與A1、A2之間的公共阻抗干擾問題。④去除N：看來(lái)這是最后的方法。其實(shí)這樣做將使M成為A1、A2的“公用阻抗”，同樣形成干擾。還是存在問題！但是，我們注意到，此法中的干擾是A1對(duì)A2的干擾，A2是后級(jí)，工作信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于A1，因此A1對(duì)A2的干擾，很難造成不良后果。最合理的走線方案是：去除N，然后將M的下端直接連到“接地信號(hào)零點(diǎn)”

8、上。四、小結(jié)地線造成電磁干擾的主要原因是地線存在阻抗，當(dāng)電流流過地