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电子基础实训教程
1.3.3.5.1 8.5.1 地线干扰

8.5.1 地线干扰

在电路板上,我们认为接地点的电压为零,电路板上其他地方的电压都相对于接地点而言,但是实际上印制板上的地线不能保证就是绝对零电位,而往往存在一定的数值。造成这一现象的主要原因是地线存在电阻,当有电流流过时必然会产生电压降,当多个电路共用一段地线时,就会形成公共阻抗耦合,从而产生所谓的地线噪声。在大电流电路中,地线阻抗上的压降是可观的,在高频电路中,地线上电感分量的感抗上的电压不可忽视,这些电压若经过板子上的放大器则将导致放大器不稳定,发生振荡,放大器失去作用,而且随着电流的变化,电子设备上的电压信号也会因此不稳定,通常的解决办法如下。

(1)一点接地与多点接地

①低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地,为电路板上各个电路模块提供一个公共电位参考点,即各模块电路各自的地线,然后在某个地方汇总于总地线。这样各电路模块的公共阻抗耦合将变小。各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则,尽量减小信号环路面积,并与相应的滤波电路的地线就近相接。

②信号工作频率大于10MHz时,地线感抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。

③工作频率在1~10MHz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法。

④如果在板子上有模拟电路和数字电路,则应该将两种电路的地线完全分开,供电也要完全分开,从而抑制它们相互干扰,要尽量加大模拟电路的接地面积,然后将模拟地和数字地通过磁珠接在一起,完成一点接地。

(2)地线越粗越好

首先,电路板上器件的电流最后都要通过地线形成环路,所以地线上的电流必然相对信号线上的电流大;其次,若加粗地线,地线的阻抗也会变小,总地线上各接地点电位随电流的变化将减弱,可以提高信号的稳定性和抗噪声性能。

(3)在电路板上的空余面积上铺地

利用敷铜技术,在电路板上的空余地方敷上铜并且将其接地,这样做可以减少地线中的感抗,在高频电路中,可以有效地减少高频干扰,也可以屏蔽电场干扰。

(4)将接地线构成闭环路

设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时,将接地线做成闭环路可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于:印制电路板上有很多集成电路元件,尤其遇有耗电多的元件时,因受接地线粗细的限制,将在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地结构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。