PCB地线的干扰与抑制

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印制电路板设计原则和抗干扰措施

印制电路板设计原则和抗干扰措施

印制电路板设计原则和抗干扰措施印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)设计是电子产品设计中非常关键的一部分,其设计原则和抗干扰措施对于电路性能和可靠性有着重要的影响。

下面将详细介绍印制电路板设计的原则和抗干扰措施。

一、印制电路板设计原则1.合理布局电路元件:在布局电路元件时,要根据电路功能和信号传输的要求,合理放置各元器件,减少信号线的长度,尽量减少信号线之间的交叉和平行布线,以减小串扰和电磁辐射的影响。

2.最短路径布线:信号线的长度对于高频电路尤为重要,因为在较高的频率下,信号线会表现出电感和电容的性质,对信号引起较大的干扰。

因此,对于高频信号线,需要尽量缩短信号路径,减小电感和电容效应。

3.控制传输线宽度和间距:传输线的宽度和间距会影响阻抗和串扰。

准确计算和控制阻抗可以避免发生信号反射和衰减。

而间距的控制可以减小串扰影响。

因此,在设计中应考虑到实际信号需求,计算并确定传输线的宽度和间距。

4.分层布线:对于复杂的电路设计,分层布线可以将不同功能的信号线分隔开,减小相互之间的干扰。

较高频的信号线可能需要从内层电路板层穿过,这时就需要提前规划分层布线,以保证信号的完整性和正常传输。

5.地线设计:地线是电路中非常重要的参考线,用于提供参考电平和回路。

因此,在进行印制电路板设计时,要考虑地线的设计,确保地线的连续性、稳定性和低石英。

6.飞线布线:飞线布线常用于解决布线空间不足、信号线错位等问题。

在进行飞线布线时,要准确把握长度和位置,避免信号串扰和干扰,尽量使飞线短小精悍。

1.控制层间电容和层间电感:层间电容和层间电感会导致电磁干扰,因此,在进行PCB设计时,要注意层间电容和电感的控制,尽量减少干扰的发生。

可以通过减小板厚、增加层间绝缘材料的相对介电常数、增加层间电缝等手段来降低层间电容和层间电感。

2.象限规划:将信号线按照功能和高低频分布到各象限中,可以降低相互之间的干扰。

例如,可以将数字信号和模拟信号放置在不同的象限中,避免信号之间的相互干扰。

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰1. 引言PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子设备中一个重要的组成部分,它承载着各种电子元器件,起着连接和传导电子信号的作用。

然而,PCB在工作过程中可能会遇到电磁干扰的问题。

本文将介绍什么是PCB电磁干扰,以及如何识别和减少这种干扰。

2. PCB电磁干扰的定义PCB电磁干扰是指在PCB上发生的电磁辐射或电磁感应的现象,导致电子设备的正常运行受到影响。

这种干扰可能会导致信号失真、噪音增加或甚至设备故障。

3. PCB电磁干扰的来源PCB电磁干扰主要来自以下几个方面:3.1 电源线干扰电源线上的高频电流可能会产生较强的电磁辐射,进而影响PCB上其他电子元件的正常工作。

3.2 时钟信号干扰在PCB上,各个元件的时钟信号可能会相互干扰,导致信号的时序出现问题,从而影响整个设备的工作。

3.3 高速信号线干扰高速信号线上的信号传输速率较高,容易产生较强的电磁辐射,从而干扰周围的信号线或元件。

3.4 地线干扰地线不良连接或电流过大时,会产生较强的电磁辐射,对PCB上其他电子元件产生干扰。

4. 识别PCB电磁干扰的方法为了减少PCB电磁干扰,首先需要能够及时识别干扰存在的问题。

以下是几种常用的识别方法:4.1 电磁干扰测试仪器使用专业的电磁干扰测试仪器,可以测量PCB上的电磁辐射和敏感度,从而判断是否存在电磁干扰问题。

4.2 高频信号观测通过示波器等设备观察高频信号的波形和稳定性,可以发现可能存在的干扰问题。

4.3 故障分析对于出现异常的电子设备,可以通过故障分析的方法,判断是否是由于电磁干扰导致的问题。

5. PCB电磁干扰的减少方法一旦确定存在PCB电磁干扰问题,就需要采取一些措施来减少干扰。

以下是几种常见的减少方法:5.1 路线规划优化合理设计PCB布线,避免产生过长或过密的线路,减少干扰的可能性。

5.2 屏蔽设计对于特别敏感的电子元件,可以采用金属屏蔽罩或屏蔽板进行屏蔽,阻挡外界的干扰信号。

PCB及电路抗干扰措施

PCB及电路抗干扰措施

PCB及电路抗干扰措施PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子产品中常见的一种基础组件,用于支撑和连接电子元器件。

在设计和制造PCB时,为了保证电路的稳定性和可靠性,需要采取一系列的抗干扰措施。

首先,对于信号线的定位和布线需要谨慎考虑。

对于高频信号线和低频信号线,应尽量避免在布线过程中产生交叉和平行,同时应尽量使信号线和地线、电源线保持一定的间距,减小相互之间的干扰。

其次,对于电源线的设计,应采取合适的滤波措施。

通过设置电源滤波器,可以有效地滤除电源线上的高频噪声,保证电路的稳定供电。

此外,应尽量避免共地和共电源现象的产生,即将高频和低频电源线分开布局,减少相互之间的相互干扰。

另外,在PCB的设计中,需要合理规划和设置地面层。

地面层在PCB上起到了很重要的作用,可以提供稳定的工作参考电平,同时还可以起到屏蔽和散热的作用。

在地面层设计中,可以采取大面积连接的方式,将地面层与信号层、电源层等连接起来,形成一个完整的电流环路,减少干扰的产生。

此外,在PCB的布局和连接中,还可以采取差分信号传输技术。

差分信号传输是一种通过两个相反但幅度相等的信号进行数据传输的方式,可以有效抵消传输过程中的共模干扰和噪声。

对于差分信号线,需要尽量保持两条信号线的长度、间距和走线方式一致,减小差分信号线之间的不平衡和失配。

此外,在PCB的设计过程中,还可以采用屏蔽罩和屏蔽设备来进行电磁屏蔽。

屏蔽罩通常由导电材料制成,可以用于保护敏感的设备和信号线不受来自外部的电磁干扰。

同时,在PCB上的敏感电路和元器件周围,可以设置合适的屏蔽罩或屏蔽设备,进一步提高电路的抗干扰性能。

最后,还可以通过设计适当的接地和继电器等控制装置来提高PCB的抗干扰能力。

良好的接地设计可以减少接地回路的阻抗,提供稳定的接地参考电平。

通过合理选择和设计继电器,可以实现对敏感电路的切断和隔离,避免干扰源对电路的影响。

综上所述,PCB及电路的抗干扰措施涉及信号线的布线定位、电源线的滤波设计、地面层的设置、差分信号传输、屏蔽设备的应用、接地设计和继电器等。

PCB布线的地线干扰与抑制处理方法

PCB布线的地线干扰与抑制处理方法

什么是地线?大家在教科书上学的地线定义是:地线是作为电路电位基准点的等电位体。

这个定义是不符合实际情况的。

实际地线上的电位并不是恒定的。

如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位,会发现地线上各点的电位可能相差很大。

正是这些电位差才造成了电路工作的异常。

电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。

HENRY 给地线了一个更加符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。

这个定义中突出了地线中电流的流动。

按照这个定义,很容易理解地线中电位差的产生原因。

因为地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会产生电压降。

因此,我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样,此起彼伏。

2.地线的阻抗谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够造成电路的误动作,许多人觉得不可思议:我们用欧姆表测量地线的电阻时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会产生这么大的电压降,导致电路工作的异常。

要搞清这个问题,首先要区分开导线的电阻与阻抗两个不同的概念。

电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。

任何导线都有电感,当频率较高时,导线的阻抗远大于直流电阻,表1 给出的数据说明了这个问题。

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是十分可观的。

表1 导线的阻抗(Ω):频率Hz D = 0.6510cm 1m D = 0.2710cm 1m D = 0.06510cm 1m D = 0.0410cm 1m 10 51.4m 517m 327m 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429m 7.14m 632m 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115如果将10Hz时的阻抗近似认为是直流电阻,可以看出当频率达到10MHz 时,对于1米长导线,它的阻抗是直流电阻的1000 倍至10万倍。

PCB设计中地线干扰与抑制

PCB设计中地线干扰与抑制

PCB设计中地线干扰与抑制设计中地线干扰与抑制1.地线的定义什么是地线?大家在教科书上学的地线定义是:地线是作为电位基准点的等电位体。

这个定义是不符合实际状况的。

实际地线上的电位并不是恒定的。

假如用仪表测量一下地线上各点之间的电位,会发觉地线上各点的电位可能相差很大。

正是这些电位差才造成了电路工作的异样。

电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。

HENRY 给地线了一个越发符合实际的定义,他将地线定义为:信号流回源的低阻抗路径。

这个定义中突出了地线中的流淌。

根据这个定义,很简单理解地线中电位差的产生缘由。

由于地线的阻抗总不会是零,当一个电流通过有限阻抗时,就会产生降。

因此,我们应当将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样,此起彼伏。

2.地线的阻抗谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够造成电路的误动作,许多人觉得不行思议:我们用欧姆表测量地线的时,地线的电阻往往在毫欧姆级,电流流过这么小的电阻时怎么会产生这么大的电压降,导致电路工作的异样。

3.地线干扰机理3.1公共阻抗干扰当两个电路共用一段地线时,因为地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制。

这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合。

在数字电路中,因为信号的频率较高,地线往往展现较大的阻抗。

这时,假如存在不同的电路共用一段地线,就可能浮现公共阻抗耦合的问题4.地线干扰对策 4.1地环路对策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。

假如能彻底消退地环路中的电流,则可以彻底解决地环路干扰的问题。

因此我们提出以下几种解决地环路干扰的计划。

A. 将一端的设备浮地假如将一端电路浮地,就切断了地环路,因此可以消退地环路电流。

但有两个问题需要注重,第1页共3页。

PCB抗干扰设计原则

PCB抗干扰设计原则

PCB抗干扰设计原则抗干扰是PCB设计过程中的一个重要方面,它能够提高电路板的稳定性和可靠性。

下面是PCB抗干扰设计的原则:1.高频信号引脚的设计:高频信号的传输需要注意信号的完整性,因此,设计时应将高频信号引脚与其他引脚分开布局,减少干扰。

同时,应尽量使用短而粗的跨地引脚,以减少电磁干扰(EMI)。

2.地线的设计:地线在PCB设计中起到了较大的作用,对抗干扰设计来说尤为重要。

因此,在设计过程中要注意减少地线的回路面积,缩短地线的长度,以减小地线的电感。

此外,为了提高抗干扰能力,尽量将地线压印在整个PCB板的一端,以减小传导电磁干扰的机会。

3.电源的设计:电源是电路工作的基础,因此在设计中应尽量减小电源线的电感和电阻。

为了减少电源的电磁辐射,可以采用地线反向的方式,将地线与电源线相互交叉布局。

此外,在PCB板上使用陶瓷电容器来去除高频噪声,还可以使用电源滤波器减小电源中的干扰。

4.信号线的设计:在布线过程中,要注意避免信号线与电源线、高频线等产生相互干扰。

这可以通过增加信号层间引线的间隔、增加层间间距、并避免信号线垂直穿越分界线来实现。

另外,还可以通过正确的布线方法,如降噪和阻抗匹配,来提高信号线的抗干扰能力。

5.屏蔽的设计:在PCB设计中,可以使用屏蔽罩、屏蔽墙或金属壳等方法来有效地抑制电磁辐射和干扰。

屏蔽罩通常用于高频电路设计中,能够有效地隔离电磁波和电磁噪声。

屏蔽墙可以将电路分成几个部分,从而减小干扰的传播。

金属壳可以用于对敏感电路的保护,阻止外部电磁场的侵入。

6.地线平面的设计:地线平面的设计是PCB抗干扰设计中非常重要的一环。

通过在PCB的每一层上布置地线平面,可以形成一个良好的电磁屏蔽结构,减小信号线和地线之间的干扰。

此外,地线平面的设计还可以缩短地线的长度,减小地线电感,提高信号的完整性。

7.综合布线的设计:在整个布线过程中,还要考虑信号线和地线之间的距离、平行度和角度等因素,以减小互相干扰。

PCB布线中的抗干扰策略

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。

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰摘要:PCB电磁干扰是指在印刷电路板(PCB)设计和制造过程中,电子元器件之间的相互影响所产生的不良结果。

本文将深入探讨PCB电磁干扰的原因、影响及其解决方法,旨在提供有关PCB电磁干扰的详细信息。

第一部分:简介1.1 PCB电磁干扰的概念PCB电磁干扰是指在PCB设计、制造和使用过程中,由于电子元器件之间的相互作用而产生的电磁干扰。

这种干扰可能会导致电路的不正常运行、信号的失真以及系统性能的降低。

1.2 PCB电磁干扰的分类根据发生的位置,PCB电磁干扰可分为三种类型:传导干扰、辐射干扰和地线引起的干扰。

传导干扰是指通过导体和线缆相互作用而传递的干扰。

辐射干扰是指电磁波通过空气传播,干扰附近的电子设备。

地线引起的干扰是指由于接地不良而产生的干扰。

第二部分:PCB电磁干扰的原因2.1 PCB设计不合理在PCB设计过程中,存在一些设计不合理的因素会导致电磁干扰的发生。

例如,布线不合理、接地不良、信号线和电源线之间的交叉干扰等。

2.2 电子元器件选用不当电子元器件的选用也会导致PCB电磁干扰的发生。

比如选择工作频率相近的元器件、选择功率较大的元器件等,都可能会增加电磁干扰的风险。

2.3 PCB制造过程中的失误在PCB制造过程中,如果出现制造过程中的失误,例如不正确的焊接、不良的黏贴工艺等,都可能会导致电磁干扰的发生。

第三部分:PCB电磁干扰的影响3.1 电路的不正常运行电磁干扰可能会导致电路的不正常运行,例如信号失真、电路崩溃等。

3.2 系统性能的降低当电磁干扰发生时,系统的性能可能会受到影响。

例如,通信系统中的干扰可能会导致信号质量下降,电源供应系统中的干扰可能会导致电源波动。

3.3 对周围设备的影响PCB电磁干扰可能会对周围的其他电子设备造成影响,例如无线通信设备、医疗设备等。

第四部分:PCB电磁干扰的解决方法4.1 PCB设计上的解决方法在PCB设计过程中,可以采取一些解决方法来减少电磁干扰的发生。

电子设备地线干扰及其抑制

电子设备地线干扰及其抑制

电子设备地线干扰及其抑制为构成电信号的通路、防止设备外壳带电而造成人身不安全,一般电子设备的机架、外壳、插件、插箱、底板等都与地相连。

连接这些“地”的导体称为地线,地线设置的不好,会影响设备的电磁兼容性设计,造成地线干扰,主要表现为:地阻抗干扰和地环路的干扰。

5.4.1 地阻抗干扰和抑制由于地线自身有阻抗,电路工作时,各种频率的电流都可能流经地线某些段而产生电压降,这种电压降会使得电路中各部分对地电压变化而产生干扰。

如图所示,U1为干扰电路1中的干扰源电压,U2为受干扰电路2中的信号电压,Z g为两电路公共地阻抗。

根据电路1和电路2两个回路可写出下列方程:图 公共地阻抗引起的干扰g g gL i Z I I U Z I I R R I U )()()(21211111+=+++=由于仅讨论电路1对电路2的干扰,2I 在公共阻抗g Z 上的作用不予考虑,(5.11)可简化为gg g L i Z I U Z R R I U 11111)(=++= 得gL i gg Z R R U Z U ++=111一般 g L i Z R R >>+11,忽略g Z 则111L i g g R R U Z U +=g U 在电路2负载2L R 上所形成的噪声电压n U 为n U =g L i L U R R R 222+将式(5—13)代入式(5—14)可得n U =))((221112L i L i L g R R R R U R Z ++可见,电路2负载2L R 上的噪声电压n U 与干扰电压1U 、公共地线阻抗g Z 及负载2L R 成正比。

为减少地阻抗的干扰,可以通过增大地线的横截面积,减少阻抗而达到抑制地线干扰的目的;在高频时,由于集肤效应,地线中的高频电流是沿地线表面流过的,因此,不但要求地线的横截面积大,而且要求横截面的周边长;在相同横截面积时,矩形截面周长大于圆形截面周长,而且矩形的宽厚比越大,截面周长越长。

PCB布线的地线干扰与抑制处理方法

PCB布线的地线干扰与抑制处理方法

PCB布线的地线干扰与抑制处理方法PCB(Printed Circuit Board)布线中的地线干扰是一种常见的问题,它可能会干扰电路的正常运行。

为了解决这个问题,我们可以采取一些抑制处理方法来减少或消除地线干扰。

下面是一些常见的地线干扰与抑制处理方法:1.地线布线技巧:a.分离数字和模拟地:尽量将数字与模拟电路的地线分开,减少相互干扰的可能性。

b.接地电流的路径短而宽:将接地电流通过干燥的宽地线传输,减少接地电阻和导线电感,提高地线的抑制能力。

c.使用星形接地:d.使用平面接地:e.使用分区接地:f.使用地钉:在关键区域使用地钉来提供额外的地线连接。

2.组件布局:a.尽量将高频和低频组件分开:将高频组件和低频组件分开布局,减少相互之间的干扰。

b.避免地线回流干扰:确保地线回流干扰不通过敏感组件周围的区域,可以通过调整组件布局来实现。

3.组件选择和降噪处理:a.选择低噪声组件:选择具有低输入输出噪声特性的组件,减少地线干扰。

b.使用滤波器:在地线上添加合适的滤波器,可以有效地抑制地线上的噪声干扰。

c.使用抑制电阻:通过在地线上添加适当的抑制电阻来减少地线干扰。

d.使用绕组电感:在地线上添加绕组电感,可以有效地抑制高频地线干扰。

4.地线连接:a.使用铺铜:通过在布线过程中使用铺铜技术,可以增加地线的面积,减少地线干扰。

b.使用分布式接地:将地线接地点分布在整个电路板上,减少地线干扰。

5.PCB设计原则:a.适当阻抗匹配:确保地线干扰越小越好,可以采用适当的阻抗匹配。

b.保证良好的地线连续性:地线应该连续,并与地端连接紧密。

c.减小地线面积:地线可以不要太大,以减小地线干扰。

除了上述方法,我们还可以通过仿真、实测和调试等方法进行地线干扰与抑制处理。

通过使用静电式电位差分析仪等测量设备,可以检测地线上的干扰情况,并找出抑制干扰的有效方法。

综上所述,地线干扰的抑制处理是一个综合性的问题,需要结合布线技巧、组件布局、组件选择和降噪处理、地线连接、PCB设计原则等多方面的因素来进行综合考虑和处理。

分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计

分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计

分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计在PCB布线技术中,各种干扰主要有四种途径产生,分别是导线之间的电磁相互作用、信号线与地线之间的互耦干扰、信号与电源之间的串扰干扰以及外界信号的电磁辐射干扰。

首先,导线之间的电磁相互作用是最常见的一种干扰形式。

当导线之间距离较近或者布线较密集时,信号线之间会产生电磁相互作用,导致信号品质下降。

导线之间的电磁相互作用主要原因是信号线的电流变化导致附近信号线产生感应电流,并且信号线之间的电流也会产生磁场相互作用。

其次,信号线与地线之间的互耦干扰也是一种常见的干扰形式。

当信号线和地线走得很近时,信号线的电流变化会导致附近地线上产生感应电流,从而引起互耦干扰。

这种干扰形式主要是由于信号线与地线之间的电容耦合导致的。

另外,信号与电源之间的串扰干扰也是一种常见的问题。

当信号线和电源线走得很近时,信号线上的电流变化会通过电源线的电容导致电源线上产生感应电流,从而引起串扰干扰。

最后,外界信号的电磁辐射干扰也会对PCB布线产生影响。

外界信号包括来自电源线的交流噪声、电子设备的辐射信号以及其他无线通信设备的信号等。

在布线过程中,如果没有采取相应的抗干扰措施,这些外界信号会通过空气传播到信号线上,从而产生干扰。

针对以上各种干扰产生的原因,可以采取一系列的抗干扰设计措施。

首先,可以通过合理布线来减小导线之间的电磁相互作用,如增加导线间的间距、降低导线走向的密度等。

其次,可以采用屏蔽技术来减小信号线与地线之间的互耦干扰,如在信号线周围加入屏蔽层或者使用屏蔽导线等。

此外,还可以采用分离和隔离技术来减小信号与电源之间的串扰干扰,如将信号线和电源线走向分开或者采用地隔离技术等。

最后,可以使用滤波器来减小外界信号的干扰,如安装滤波器、使用金属屏蔽罩等。

综上所述,PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因主要包括导线之间的电磁相互作用、信号线与地线之间的互耦干扰、信号与电源之间的串扰干扰以及外界信号的电磁辐射干扰。

地线干扰及抑制

地线干扰及抑制

地线干扰及抑制电子产品中的各类电路均有电位基准,对于一个理想的接地系统来说,各韶分的电位基准都应保持霉电位。

产品内所有的基准电位点通过导体连接在一起,该导体就是产品内部的地线。

电子电路的地线除了提供电位基准之外.还可以作为各级电路之间信号传铂的返回通路和各级电路的供电回路。

可见电子产品中地线设计面相当广。

“地”可以是指大地,陆地使用的电子产品通常以地球的电位作为基准,并以大地作为零电位。

“地”可以是电路系统中某一电位基准点,并没该点电位为相对罕电位,但不是大地零电位。

例如,电子电路往往以产品的金属底座、机架、机箱等作为零电位或称“地”申位,但金属底座、机架、机箱有时不一定和大地相连接,即产品内部的“地”电位不一定与大地电位相同。

但是为了防止雷击对产品和操作人员造成危险,通常应将产品的金月底座、机架、机箱等金屈结构与大地相连接。

电子产品的“地”与大地连接有如下作用。

’0提高电子产品电路系统工作的稳定性。

ATMEL代理商电子产品若不与大地连接,它相肘于大地将呈现一定的电位,该电位会在外界于扰场酌作用下变化,从而导致电路系统工作不稳定。

如果将电子产品的“地”与大地相连接,使它处于真正的零电位,就能有效地抑制干扰。

⑦泄放机箱上积累的静电电荷,避免静电高压导致产品内部放电而造成干扰。

③为产品和操作人员提供安全保障。

1.设置地线的意义电子产品之所以要设置地线,是基于下列3个原因(1)绝组破坏时地线能起保护作用径交流电网供电的电子产品中,如果机箱不接大地f旦电源与产品机箱问的绝绝破坏,或电源变压器初级绕组与铁芯间的绝缘击穿,如图5—41所示,产品机箱就会带上电网电压,对操作人员的安全构成威胁。

(2)防止产品感应带电而造成电击对于一些机箱不接地的高频、高压大功率电子产品,其内部的高频、高压电路与机箱间存在杂散锅合阻抗,如图5—42所示,会使机箱上感应出危险的高频商电压。

电子产品的机箱上带有高频高电压后,对操作和维修人员将构成威胁。

PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项

PCB设计原则与注意事项PCB(Printed Circuit Board)是现代电子产品中的重要组成部分,它承载了电子元器件,并提供了电路连接的功能。

在进行PCB设计时,需要遵循一些原则和注意事项,以确保电路的性能和可靠性。

以下是PCB设计的一些原则和注意事项:1.功能分区:将电路按照其功能分区,可以降低不同功能模块之间的干扰,并有利于电路布局和布线的进行。

2.信号完整性:保持信号传输的稳定性和可靠性。

避免信号干扰和噪声,防止信号串扰、反射和时钟抖动等问题。

减小信号传输路径的长度和面积,降低电阻、电感和电容的影响。

3.地线设计:正确处理地线,减小地线的回流电流,避免地线回流电流对信号的干扰。

地线应保持短而宽,且与供电线和信号线保持良好的距离。

4.电源供电:保证电源供电的稳定性和可靠性。

避免电源电压波动,采取适当的滤波和稳压措施。

分析功耗和功率传输路径,确定合理的供电方案,降低电源噪声。

5.电磁兼容:降低电磁辐射和敏感性。

合理设计电路板和元器件的布局,减小电路板和元器件之间的干扰。

避免信号线和电源线和高速信号线之间的平行或交叉布线。

采取地线分割和电源分割等电磁屏蔽措施。

6.元器件选择:选择适合电路设计的元器件。

考虑元器件的尺寸、功耗、温度特性等因素。

选择品质可靠、性能稳定的元器件,避免使用过时或质量不可靠的元器件。

7.PCB布局:合理布局电路板,降低干扰和噪声。

将高频和高速信号线远离干扰源,如电磁器件、时钟信号线等。

避免信号线和供电线相交,尽量采用直线布线,减小线路长度和电磁噪声。

8.PCB布线:合理布线电路板,确保信号传输和供电电流的稳定性。

避免长线和细线,减小电阻和电感的影响,提高信号传输的可靠性。

使用良好的布线规则,如45度和90度轨迹,避免尖锐的转角,减小信号的反射和折射。

9.设计约束:制定合理的设计约束,如电路板的层数、尺寸、连接方式等。

合理安排元器件和印刷标记的位置,方便组装和检测。

PCB设计中的电磁干扰问题

PCB设计中的电磁干扰问题

PCB设计中的电磁干扰问题电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)是在电路和系统中常见的问题,特别是在PCB(Printed Circuit Board)设计中。

PCB设计中的电磁干扰问题具有重要意义,因为电磁干扰可能导致电路性能下降,甚至造成设备故障。

本文将探讨PCB设计中电磁干扰的原因、影响以及解决方法。

一、电磁干扰的原因在开始讨论电磁干扰问题之前,我们需要了解电磁干扰的产生原因。

电磁干扰主要由两个方面引起:辐射和传导。

1. 辐射干扰辐射干扰是指电路或设备本身产生的电磁波辐射,干扰了周围的电路或设备。

辐射干扰的主要原因包括信号线的高频振荡、电源电压的突变、PCB布局和接地设计不当等。

2. 传导干扰传导干扰是指电磁波通过电路连接导线(如供电线、信号线等)进入电路或设备,干扰了正常的电路信号传输。

传导干扰的主要原因包括电源线和信号线的布局不当、共模干扰、地线回路不完整等。

二、电磁干扰的影响电磁干扰对PCB设计和整个电子系统带来了多方面的影响。

1. 性能下降电磁干扰可能导致电路性能下降,例如信号失真、噪声增加、抖动等。

这些问题会严重影响电路的可靠性和稳定性。

2. 系统故障严重的电磁干扰可能导致电子系统的故障。

例如,电磁辐射干扰可能导致无线通信设备的接收机无法正常接收信号,传导干扰可能导致模拟信号与数字信号互相干扰,从而导致数据错误或丢失。

三、解决电磁干扰的方法为了解决PCB设计中的电磁干扰问题,工程师可以采取一系列的措施。

1. 合理布局合理的PCB布局对于减小电磁干扰影响至关重要。

首先,信号线和电源线应分开布局,信号线和地线应尽量平行布局。

其次,应将高频信号线与低频信号线分开布局,以避免它们之间的相互干扰。

另外,还需要注意电路板的尺寸和形状,合理设计电路板的大小以及内部元件的摆放位置。

2. 适当屏蔽对于一些特别敏感的电路或设备,可以考虑使用屏蔽罩或屏蔽材料来降低电磁辐射干扰。

图解PCB地线干扰及抑制对策

图解PCB地线干扰及抑制对策

图解PCB地线干扰及抑制对策在电子产品的PCB设计中,抑制或防止地线干扰是需要考虑的最主要问题之一。

而许多初学者不了解地线干扰的成因,因此对解决地线干扰问题也就束手无策了。

所谓干扰,必然是发生在不同的单元电路、部件或系统之间,而地线干扰是指通过公用地线的方式产生的信号干扰。

注意这里所提到的信号,通常是指交流信号或者跳变信号。

地线干扰的形式很多,有人把它归结成两类:地线环路干扰、公共阻抗干扰,我认为应该还要加上地线环路的电磁偶合干扰,因此是三类。

下图可以很好的说明三类地线干扰的成因。

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。

具体的说就是“B 单元电路”的地线电流,在J、N、L、M形成的“地线环路”中,对放大器A1和A2造成了影响。

由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此成为地环路干扰。

二、地环路电磁耦合干扰在实际电路的PCB上,J、N、L、M形成的“地线环路”将包围一定的面积,根据电磁感应定律,如果这个环路所包围的面积中有变化的磁场存在,就会在环路中产生感生电流,形成干扰。

空间磁场的变化无处不在,于是包围的面积越大干扰就越严重。

三、公共阻抗干扰认真考察上图所示的电路结构,我们将发现,J、N、L、M中,有一条连接是多余的,随便去除其一,仍然可以满足各个接地点的连通关系,同时又可以消除地线环路。

那么,将哪一条连线去除比较合理呢?这时就要考虑另一类的干扰问题——公共阻抗干扰。

①去除J:这是最差的方案。

J去除后地线环路似乎消失了,可是另一个更可怕的环路又形成了(I、N、L、M),其中I是信号线,因此干扰比原来有线J时还要严重。

②去除M:环路消失,但是我们发现,此时放大器A2的地线电流需要流过J、N到达接地零点,注意N段是A1和A2共同的接地线,因此A2接地电流在N上形成的电压降就加到了A1上,形成干扰。

这种因共用一段地线而形成的干扰称为“公共阻抗干扰”。

③去除L:不仅不能解决A2与A1之间的公共阻抗干扰问题,还引起了“B单元电路”与A1、A2之间的公共阻抗干扰问题。

PCB常用抗干扰措施

PCB常用抗干扰措施

PCB常用抗干扰措施PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子产品中承载电子元器件的重要组成部分。

在电子设备中,由于各种原因,如电磁干扰、射频干扰以及其他外部因素的影响,容易导致PCB上的信号质量下降,甚至引起设备的故障。

因此,在PCB设计中采取适当的抗干扰措施是非常重要的。

下面将介绍一些常用的PCB抗干扰措施。

1.布局设计:-尽量将高频、高速信号层与低频、低速信号层分开。

这样可以避免高频信号对低频信号的干扰。

-合理安排电源、地线和信号线的走向,避免信号线与电源线、地线的交叉。

-采用星状接地布局,将各个部分的地线通过一个中央地连接起来,减少回路面积。

-注意防止较大功率器件附近的信号线受到干扰。

2.信号层设计:-使用不同信号层进行分区,将高速信号、低速信号、模拟信号和电源线分别布局在不同的层上,以减少互相之间的干扰。

-控制信号线走线的长度和走向,缩短信号线的长度以减少传输延迟和干扰。

3.电源与地线设计:-采用低电阻、宽线宽的电源和地线,以降低电阻和电压下降,提高电源和地线的传导能力。

-在电源和地线上使用分布式电容、电感和滤波器,以进行滤波和抑制高频噪声。

4.屏蔽设计:-使用屏蔽罩和金属盖板来封闭敏感的电路,减少外部电磁干扰的影响。

-在PCB表面涂布屏蔽漆,以提高整个板的屏蔽效果。

-在高频、高速信号线旁边布置地线屏蔽。

5.减弱干扰设计:-对敏感信号线进行差分传输设计,通过差分信号线的抗干扰能力,减少外界噪声的影响。

-在输入输出端口使用串联电阻和滤波器,抑制输入或输出线上的高频噪声。

6.接地设计:-使用恰当的接地技术,避免地网产生回路共振和地回路的干扰。

-在PCB上布置大面积的地面铺铜,减少电磁辐射和抗干扰能力。

7.使用抗干扰元件:-在信号线上使用滤波器、电容器等元件,以滤除高频噪声。

-在输入输出端口使用保护器件,防止电压过高或过低导致的干扰。

总之,通过合理的布局设计、信号层设计、电源与地线设计、屏蔽设计、减弱干扰设计、接地设计和使用抗干扰元件等措施,可以有效提高PCB的抗干扰能力,保证电子设备的正常运行。

PCB走线注意事项

PCB走线注意事项

PCB走线注意事项1.信号完整性:PCB走线时需要考虑信号的完整性,即保证信号的稳定性和准确性。

首先,需要避免信号线的串扰问题,尽量将高频线和低频线分开走线。

其次,要尽量缩短信号线的长度,减少信号的传输延迟,并使用差分对线路进行设计,以减小干扰对信号质量的影响。

2.电源和地线走线:电源和地线是电子设备中最重要的线路之一,它们的走线需要特别注意。

首先,电源线和地线需要尽量靠近,减少电感;其次,电源线和地线应尽量与信号线分开走线,以防止干扰。

3.最短路径:在进行PCB走线时,应尽量缩短信号线的长度,并使用直线连接,以减小信号的传输延迟和损耗。

此外,还需要避免信号线与其他线路的交叉和重叠,以减少串扰问题。

4.规则和标准:在进行PCB走线设计时,需要遵循电子行业的一些规则和标准,如保证最小线宽和间距、保持适当的层间和层间间距等。

这些规则和标准能够确保PCB走线的质量和可靠性。

5.热管理:在高功率电子设备中,热管理是一个重要的问题。

在进行PCB走线时,需要合理安排散热器和散热孔的位置,以提高散热效果。

此外,还需要避免信号线和热源之间的交叉,以减少热对信号的影响。

6.接地:良好的接地设计对于电子设备的性能和稳定性非常重要。

在进行PCB走线时,需要注意将地线直接连接到接地点,以确保良好的接地效果。

此外,还需要避免接地线与其他线路的交叉和重叠,以避免地线回流和干扰。

7.信号分类:在进行PCB走线时,需要根据信号的特性进行分类,如高速信号、低速信号、时钟信号等。

不同类型的信号需要采用不同的走线方式和布局,以确保信号的完整性和稳定性。

8.PCB布局:PCB走线的质量和可靠性也与PCB布局密切相关。

在进行PCB布局时,需要合理安排各个器件的位置和方向,以减小信号线的长度和复杂度。

此外,还需要避免信号线和其他高频线路、高功率线路之间的交叉和重叠,以减小干扰。

最后,PCB走线是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。

为了确保走线的质量和可靠性,可以借助电子设计自动化(EDA)工具来辅助进行PCB走线设计。

PCB板中的EMC设计指南和整改方法

PCB板中的EMC设计指南和整改方法

PCB板中的EMC设计指南和整改方法EMC(电磁兼容性)设计是在PCB(印刷电路板)设计中至关重要的一环。

它确保电子设备在电磁环境中正常运行,同时不产生对其他设备或系统的电磁干扰。

为了实现良好的EMC设计,下面将介绍一些EMC设计指南和可能的整改方法。

EMC设计指南:1.良好的地线设计:地线是EMC设计的基础。

一个良好设计的地线系统可以有效降低电磁干扰。

地线应该尽量厚实,形成一个低阻抗的路径,以便将电流引导回源。

此外,地线的布局应符合电磁场传播的方向,避免出现回路共振。

2.分隔信号和电源线:为了避免信号引起电源线的干扰,应尽量将它们分隔布线。

如果信号和电源线必须穿越,那么应尽可能以垂直或交叉的方式进行布线。

3.组件布局:EMC设计中组件的布局也是重要的。

应将发射较强电磁干扰的组件(如高频放大器、开关电源等)远离敏感组件。

此外,应避免长线或环路,以减少电磁辐射。

4.屏蔽处理:对于发射强电磁干扰的组件或系统,可以采用屏蔽措施,如使用金属外壳或屏蔽盖。

屏蔽材料应选择导电性好的材料,并确保屏蔽与地线连接良好。

5.使用滤波器:滤波器可用于限制高频信号的传输,从而减少辐射和传导干扰。

在PCB设计中,可以使用滤波器对输入和输出信号进行滤波,尤其是在高速信号传输或高频噪声环境中。

整改方法:1.优化地线布局:如果发现地线布局存在问题,应重新考虑地线的布局方式。

可以通过增加地线的宽度和长度,减少电磁干扰。

2.重新布线:如果信号和电源线布线混在一起,可以尝试重新布线,将它们分隔开来。

这有助于减少信号对电源线的干扰。

3.添加衰减材料:如果存在辐射干扰,可以在关键区域添加衰减材料,如吸波材料或铁氧体材料。

这些材料可以吸收电磁辐射,并减少传导干扰。

4.优化组件布局:如果发现组件之间存在辐射干扰,可以尝试调整它们的位置。

将辐射干扰较大的组件远离敏感组件,减少电磁干扰的影响。

5.重新选择元件:如果一些元件的辐射干扰太大,可以尝试重新选择辐射干扰较小的元件。

PCB板抗干扰设计技巧

PCB板抗干扰设计技巧

PCB板抗干扰设计技巧在PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)的设计中,抗干扰是非常重要的一项技术。

干扰是指外界电磁场的影响,可能导致电路的工作不稳定或者出现不正常的现象。

为了提高PCB板的抗干扰能力,设计人员需要采取一系列的技巧和措施。

以下是PCB板抗干扰设计的一些技巧:1.地线的设计:地线的设计是非常重要的,它能够提供一个回流路径,将干扰电流引导到地上,避免对其他电路的干扰。

在PCB板的设计过程中,应该将地线设置宽一些,并且减少地线的走线弯曲,以减小电流的回流电阻。

2.电源线和信号线的布置:在PCB板的布局过程中,电源线和信号线的布置也是非常重要的。

应该避免电源线和信号线交叉布置,以减小干扰的可能性。

同时,在布置过程中也应该尽量将高频信号线和低频信号线分开布置,避免高频信号对低频信号的干扰。

3.模拟和数字信号的分离:PCB板上通常存在模拟信号和数字信号。

由于它们的工作方式和频率差异较大,应该将它们分离开来布局。

在布局时,应该避免模拟和数字信号线靠得太近,以减小干扰的可能性。

4.良好的地与电源分离:为了减小干扰,应该将地和电源之间分离开来。

地和电源的分离可以通过独立设计地层和电源层来实现。

5.适当的屏蔽:对于一些对干扰非常敏感的电路,可以考虑使用屏蔽来减小干扰。

屏蔽可以是金属屏蔽罩、屏蔽盖或者使用屏蔽材料包裹。

6.适当的过滤:在PCB板的设计中,可以使用适当的过滤电路来减小干扰。

过滤电路可以通过在电源和信号线之间添加滤波器来实现。

滤波器可以起到消除高频噪声和干扰的作用。

7.接地的选择:选择适当的地点进行接地是非常重要的。

过长的接地线会增加电阻,造成导致干扰的电流无法顺利地流回。

因此,应该选择距离电路最近的地点进行接地。

8.PCB板的敷铜:适当的敷铜可以起到抗干扰的作用。

通过在PCB板上增加一层敷铜,可以减小电路板的串扰和对外界电磁场的敏感性。

总之,PCB板的抗干扰设计是非常重要的一项技术。

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电子设计工程Electronic Design Engineering第19卷Vol.19第7期No.72011年4月Apr.2011收稿日期:2010-12-23稿件编号:201012076作者简介:段向东(1980—),男,河南郑州人,硕士研究生,助教。

研究方向:嵌入式技术与应用。

PCB 地线的干扰与抑制段向东,李敏(郑州旅游职业学院机电系,河南郑州450000)摘要:在PCB 设计中,尤其是在高频电路中,经常会遇到由于地线干扰而引起的一些不规律、不正常的现象。

本文对地线产生干扰的原因进行分析,详细介绍了地线产生干扰的三种类型,并根据实际应用中的经验提出了解决措施。

这些抗干扰方法在实际应用中取得了良好的效果,使一些系统在现场成功运行。

关键词:PCB ;干扰;地线;阻抗;抗干扰中图分类号:TN41文献标识码:A文章编号:1674-6236(2011)07-0174-03Grounding wire interference and reducing in PCBDUAN Xiang -dong ,LI Min(Electromechanics Department,Zhengzhou Tourism College,Zhengzhou 450000,China )Abstract :In PCB design ,especially in the high frequency circuit ,often encountered a number of irregular ,abnormal phenomenon.due to interference caused by the grounding.This article has analysised the reason of the grounding wire interference ,describes three types of the grounding wire interferences ,and proposed the solution measure according to the experience of the practical application.These technologies have practically brought about good effect ,making some systems run successfully in the working places.Key words :PCB ;interference ;grounding line ;resistance ;anti -disturbance在单片机系统中,PCB (印制电路板)是用来支撑电路元件,并提供电路元件和器件之间电气连接的重要组件,PCB 导线多为铜线,铜自身的物理特性也导致其在导电过程中必然存在一定的阻抗,导线中的电感成分会影响电压信号的传输,电阻成分则会影响电流信号的传输,在高频线路中电感的影响尤为严重,因此,在PCB 设计中必须注意和消除地线阻抗所带来的影响。

1产生干扰的原因电阻与阻抗两个不同的概念。

电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。

由于地线总是存在阻抗,因此用万用表测量地线时,地线的电阻一般是mm Ω级。

以PCB 上一段长10cm 、宽1.5mm ,厚度为50μm 的导线为例,通过计算可得到其阻抗的大小。

R=ρL/s (Ω),式中L 为导线长度(m ),s 为导线截面积(mm 2),ρ为电阻率ρ=0.02,因此该导线电阻值约为0.026Ω。

当一段导线与其他导线远离并且其长度远大于宽度时,导线的自感量为0.8μH/m ,那么10cm 长的导线的电感量是0.08μH 。

再由下面的公式求出导线感抗:X L =2πfL ,下式中,f 为导线通过信号的频率(Hz ),L 为单位长度导线的自感量(H )。

所以分别计算出该导线在低频和高频下的感抗值:f =10kHz :X L =6.28×10×103×0.08×10-6≈0.005Ω;f =30MHz :X L =6.28×30×106×0.08×10-6≈16Ω在实际电路中,造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号,脉冲信号包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。

通过以上的公式计算可以看出,在低频信号传输中导线电阻大于导线感抗,对于数字电路,电路的工作频率很高,在高频信号中导线感抗要远大于导线电阻[1]。

因此,地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。

这就是电流流过小电阻时产生大压降,导致电路工作异常的原因。

2地线干扰机理2.1地环路干扰地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接并且相距较远的设备之间。

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,这就是地线噪声[2]。

在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰[3]。

如图1所示是两个接地的电路。

图1地环路干扰Fig.1Loop grounding wire interference由于两个设备的地电位不同,形成地电压,在这个电压的驱动下,“设备1—互联电缆—设备2—地”形成的环路之间有电流流动。

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,对电路造成干扰。

由于地环路干扰是因地环路电流而导致的,因此有时会发现,当把一个设备的地线断开后,干扰现象消失,这是因为地线断开时切断了地环路。

这种现象经常发生在低频干扰的场合,当干扰频率较高时,断开地线与否关系不大。

2.2公共阻抗干扰在数字电路中,由于信号的频率较高,地线往往呈现较大的阻抗。

这时,当几个电路共用一段地线时,由于地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制,这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合[3]。

解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗,或采用单点接地,彻底消除公共阻抗图2的例子说明了一种干扰现象。

图2是一个有四个门电路组成的简单电路。

假设门1的输出电平由高变为低,这时电路中的寄生电容(有时门2的输入端有滤波电容)会通过门1向地线放电,由于地线的阻抗,放电电流会在地线上产生尖峰电压,如果这时门3的输出是低电平,则这个尖峰电压就会传到门3的输出端,门4的输入端,如果这个尖峰电压的幅度超过门4的噪声门限,就会造成门4的误动作[4]。

2.3地环路电磁耦合干扰图1所示的“地线环路”将包围一定的面积,根据电磁感应定律,如果这个环路所包围的面积中有变化的磁场存在,就会在环路中产生感生电流,形成干扰。

空间磁场的变化无处不在,于是包围的面积越大干扰就越严重。

3解决地线干扰的方法3.1解决地环路干扰解决地环路干扰的基本思路有3个:一个是减小地线的阻抗,从而减小干扰电压,但是这对第二种原因导致的地环路干扰没有效果。

第二个方法是改变接地结构,将一个机箱的地线连接到另一个机箱上,通过另一个机箱接地,这就是单点接地的概念。

第三个是增加地环路的阻抗,从而减小地环路电流。

当阻抗无限大时,实际是将地环路切断,即消除了地环路。

因此提出以下几种解决地环路干扰的方案。

1)将一侧的设备浮地如果将一侧电路浮地,就切断了地环路,因此可以消除地环路电流。

但有两个问题需要注意,一个是出于安全的考虑,不允许电路浮地。

这时可以考虑将设备通过一个电感接地。

这样对于50Hz 的交流电流设备接地阻抗很小,而对于频率较高的干扰信号,设备接地阻抗较大,减小了地环路电流。

但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。

另一个问题是,尽管设备浮地,但设备与地之间还是有寄生电容,这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗,因此并不能有效地减小高频地环路电流。

2)使用变压器解决地环路干扰的最基本方法是切断地环路。

用隔离变压器就起到这个作用,两个设备之间的信号传输通过磁场耦合进行,而避免了电气直接连接。

这时地线上的干扰电压出现在变压器的初次级之间,而不是在电路的输入端。

提高变压器高频隔离效果的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。

但一定要注意隔离变压器屏蔽层的接地端必须在接受电路一端。

否则,不仅不能改善高频隔离效果,还可能使高频耦合更加严重。

因此,变压器要安装在信号接收设备的一侧。

变压器隔离的方法有一些缺点,不能传输直流,体积大,成本高。

由于变压器的初次级之间有寄生电容,因此高频时的隔离效果不是很好。

3)使用光隔离元件用光传输信号是解决地环路问题的理想方法。

如图3所示,光耦器件的寄生电容为2pF 左右,因此能够在很高的频率起到隔离作用。

如果使用光纤,则没有寄生电容的问题,能够获得十分完善的隔离效果。

但是,用光纤会带来其它问题,如:需要更大的功率、需要更多的外围器件,光连接的线形和动态范围都达不到模拟信号的要求、光缆的安装和维护比较复杂等,使用时应注意。

4)使用共模扼流圈地线电压实际是一种共模电压,在这个电压的驱动下,电缆中流过的电流是共模电流。

在连接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗,这样在一定的地线电压作用下,地环路电流会减小。

但要注意控制共模扼流圈的寄生电容,否则对高频干扰的隔离效果很差。

共模扼流圈的匝数越多,则寄生电容越大,高频隔离的效果越差。

5)平衡电路对地环路干扰的抑制平衡电路的定义是两个导体及其所连接的电路相对于地线或其他参考物体具有相同的阻抗。

图2地线阻抗造成的电路误动作Fig.2Error of the grounding impedance《电子设计工程》2011年第7期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高频时平衡是很困难的,实际的电路会有很多寄生因素,如寄生电容、电感等。

这些参数在频率较高时对电路阻抗发挥着较大作用。

由于这些寄生参数的不确定性,电路的阻抗也是不确定的,因此很难保证两个导体的阻抗完全相同。

因此,在高频时,电路平衡性往往较差,这意味着:平衡电路对频率较高的地环路电流干扰抑制效果较差。

3.2消除公共阻抗耦合消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,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[5]。

另一个方法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与弱电电路共用地线,数字电路与模拟电路共用地线等[6]。

并联接地的缺点是接地的导线过多。

因此在实际中,没有必要所有电路都并联单点接地,对于相互干扰较少的电路,可以采用串联单点接地。

例如,可以将电路按照强信号,弱信号,模拟信号,数字信号等分类,然后在同类电路内部用串联单点接地,如图4所示,不同类型的电路采用并联单点接地,如图5所示。

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