1.接地
接地是抑制噪声和防止干扰的重要措施 正确的接地可以减少或避免电路间的相互干扰,根据不同的电路可用不同的方法主要接地方式有:单点接地和多点接地 单点接地就是把整个电路系统中某一点作为接地的基准点,其他信号的地线都连接到这一点上串联式单点接地由于共用一条地线,易引起公共地阻抗干扰并联式单点接地是将每个电路单元单独地用地线连接到同一个接地点,在低频时,可有效避免各单元之间的地阻抗干扰低频放大电路的地线设计宜采用这种并联式单点接地但在高频时,相邻地线间的耦合增强,易造成各电路单元之间的相互干扰,所以并联一点接地仅适用于低于1MHz以下电路
多点接地是指设备(或系统)中各个接地点都直接接到距它*近的接地线上,使接地引线的长度*短,此时,总接地线应宽些,长度不宜过长在数字电路设计时,宜采用多点接地方式 多点接地系统的优点是电路构成比单点接地简单而且由于采用了多点接地,接地线可能出现的高频驻波现象显著减少但是,采用多点接地后设备会增加许多地线回路,它们会对设备内较低电平的信号单元产生**影响有时可以采用混合接地措施,即在电路中既有低频电路,又有高频电路时,低频电路宜采用单点接地方式,而高频电路需采用多点接地对于单元电路一般采用单点接地方式,但多级电路地线设计,应根据信号通过频率的高低灵活采用各种不同的接地方式
2.接地干扰消除
在有些情况下,地线阻抗带来的干扰无法避免,尤其对电子设备理想情况下地线阻抗为零,它不仅是电路中信号电平的参考点,而且当有电流通过它时不应产生压降 在具体的电子设备内,这种理想地线是不存在的地线既有电阻又有电抗,当有电流迈过时必然产生压降 另一方面,地线还有可能利其他线路(信号线,电源线)形成环路当交变磁场与环路交链时,就会在地线中感应电势不论是地线流过的电流在地线上产生的压降,还是地环路所引起的感应屯势,都会使公用地线的各个电路单元产生相互干扰如何抑制地线干扰也就成为电磁兼容性设计的一个重要课题根据地线干扰形成的机理,减小地线干扰的措施可归纳为:模拟接地与数字接地分离,减小地线阻抗和屯源馈线阻抗、选择合适的接地方式,阻隔地环路等
地线中的干扰电压除与流过地线中的电流有关外,还与地线的阻抗有关 地线阻抗包括电阻和电感
ZG=RG十jwL (1)
如欲减少ZG,就得减少RG和L但交流电在流经导体截面时并不像直流那样在导体上均匀分布,由于趋肤效应,电流集中于表面,使导体有效载流面积小于甚至远小于导体的真实截面积因此同一导体在直流、低频和高频情况下所呈现的阻抗不同;而导体的电感同样与导体半径、长度以及信号频率有关设计时应根据不同频率下的导体阻抗来选择导体截面大小,并尽可能使地线加粗和缩短
3.接地电阻的干扰和抗干扰
电子电路各子系统除受自身接地电阻电压的干扰外,还受到流经公共接地电阻R的电流I所引起的电压降IR的影响 即所谓“接地电阻共模的干扰”
由分析可知,无论差模还是共模接地电阻的干扰都与系统中的子系统的接地电阻和地电流有关系由于各个子系统都存在着接地电阻,又由于各于系统工作方式的不同和工作状态的随机性,系统的电流的大小也随之变化,使这种干扰变得复杂,且危害性也较大对模拟放大电路有影响,引入了偏置误差,会使模拟放大器输出变化异常,对数字逻辑电路输入输出特性有影响,降低抗干揽能力,甚至使接收端无法工作
分析可知,无论差模还是共模接地电阻的干扰都是通过接地电阻藕合到系统中的从切断干扰途径、削弱干扰强度的抗干扰方法出发,电子系统的接地设计应尽量降低地线电阻措施和采用一点接地方式电子系统的一点接地方式如图1所示
注意:在高频电路中,导线间的分布电容和寄生电感,将耦合线间的干扰,影响比较突出为了减小线间的分布电容和线间的电磁感应,削弱线间的相互干扰,一般采用多点接地
4.其它
在电子设备的地线处理时应注意以下几点:
正确选择一点接地和多点接地 当频率低于1MHz也时,应采用一点接地;当频率高于10MHz也时,应采用就近多点接地;当工作频率在1—10MHz也时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地
应采用对称、平衡结构电路及双绞屏蔽线作传输线,使两线得到的地噪声及其它干扰相等,可以在输入端相互抵消
屏蔽导线的屏蔽层应一端接地,接地点应是放大器公共端或信号源公共端
电路板上既有高速逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开,而两者地线不要相混,分别与电源端地线相连,尽量加大线性电路地线的截面积,使它能通过三倍于印制电路板的电流,如有可能,接地线的线径应大于3mm
负载地线和交流地线上都有很大电流通过,这些大电流地线与信号地应分开设置,同时大电流地线应粗些,通常应采用汇流排或粗导线各类地线应分开布线,然后,同一类地线分别短接后,再接到共同的接地点若它们之间有的不允许直接相连时,可在两者之间加接1—10uf的电容器 为了达到较好的效果,常把铜网埋人地面深处,然后用铜排接到共同的接地点