详解电路设计中的单点接地/多点接地/混合接地

2018-08-09 17:19:03 来源:电子工程专辑
标签:

地线也是有阻抗的,电流流过地线时,会产生电压,此为噪声电压,而噪声电压则是影响系统稳定的干扰源之一,不可取。所以,要降低地线噪声的前提是降低地线的阻抗。

 

众所周知,地线是电流返回源的通路。随着大规模集成电路和高频电路的广泛应用,低阻抗的地线设计在电路中显得尤为重要。这里就简单列举几种常用的接地方法:

 

单点接地

单点接地,顾名思义,就是把电路中所有回路都接到一个单一的,相同的参考电位点上。如下图所示。

 

 

单点接地可以分为“串联接地”和“并联接地”两种方式。串联单点接地的方式简单,但是存在共同地线的原因,导致存在公共地线阻抗,如果此时串联在一起的是功率相差很大的电路,那么互相干扰就非常严重。并联单点接地的方式可以避免公共地线耦合的因素,但是每部分电路都需要引地线到接地点上,需要的地线就过多,不实用。

 

所以,在实际应用时,可以采用串联和并联混合的单点接地方式。在画PCB板时,把互相不易干扰的电路放一层,把互相容易发生干扰的电路放不同层,再把不同层的地并联接地。如下图所示。

 

 

单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的因素,所以并不适用,那怎么办呢?下面再介绍“多点接地”。

 

多点接地

当电路工作频率较高时,想象一下高频信号在沿着地线传播时,所到之处影响周边电路会有多么严重,因此所有电路就要就近接到地上,地线要求最短,多点接地就产生了。

 

多点接地,其目的是为了降低地线的阻抗,在高频(f 一定的条件下)电路中,要降低阻抗,主要从两个方面去考虑,一是减小地线电阻,二是减小地线感抗。

 

1,减小地线导体电阻,从电阻与横截面的关系公式中我们知道,要增加地线导通的横截面积。但是在高频环境中,存在一种高频电流的趋肤效应(也叫集肤效应),高频电流会在导体表面通过,所以单纯增大地线导体的横截面积往往作用不大。可以考虑在导体表面镀银,因为银的导电性较其他导电物质优秀,故而会降低导体电阻。

 

2,减小地线的感抗,最好的方法就是增大地线的面积。

 

在实际应用时,地线短,地面积大,抗干扰的效果就会更好。

 

写到这里时,可能有人会问,如何才算是高频电路?参考杨继深教授的书籍《电磁兼容EMC技术》有提到“通常1MHZ以下算低频电路,可以采用单点接地,10MHZ以上算高频电路,可以采用多点接地的方式”,1MHZ和10MHZ时,如果最长地线不超过波长的1/20,可以单点接地,否则多点接地。

 

假如电路中既有高频信号,又有低频信号,怎么办?混合接地会是个好选择!

 

混合接地

如图所示。

 

 

通过图来分析。

 

上图中的第一种结构,假定工作在低频电路中,根据容抗Zc = 1/2πfc可知,容抗在低频环境下很大,而高频环境下很小。那么地线在低频时是断开的,在受到高频干扰时接近导通。如此接法可以有效避开地线环路的干扰影响。

 

上图中的第二种结构,假定工作在高频电路中,根据感抗Zl = 2πfl可知,感抗在低频环境下很小,而高频环境下很大。那么地线在低频时是类似导通的,在受到高频干扰时是断开。如此接法可以有效避开地环路电流的影响。

 

综述,在实际应用中,电路根据工作环境采用合适的接地方式可以有效避开干扰信号,达到电路的最优效果。

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
PCB设计中模拟电路和数字电路布线时的异同

工程领域中的数字设计人员和数字电路板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。

学会这八个电路设计技巧,你的专业素养将大大提升

大多数时候,出现在教科书中的电路图和设计与我们每天工作中完成的真实电路大相径庭。电路设计并非易事,因为它需要对构成电路部分的每个元件都有充分了解,且实现“完美”设计需要大量实践。但是,当你在电路设计中牢记并应用以下技巧时,它们将有助于使你的电路看起来更专业、能以最佳效率工作、并提高你的专业素养。

一文讲透一阶系统的系统响应、传递函数和输出响应

带宽定义为AC输入信号激励下输出响应幅值降到直流信号幅值的70.7%(或-3dB)所对应的频率。

火灾探测器的硬件电路设计

在笔者参与的项目中,要求开发一套基于总线式工作的火灾自动报警系统。在该系统中,总线采用一主多从的拓扑结构。火灾报警控制器作为主机,若干探测器作为总线上的节点,主机通过总线与众多节点按照特定的协议进行通讯,同时给节点供电。

解读汽车电子系统接地设计及地偏移测试

伴随越来越多的高科技汽车电子产品的开发与应用,如何解决汽车电子系统的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,已经成为一个非常重要和迫切的问题。然而接地设计作为根治电磁兼容问题方法之一,地偏移测试显得就尤为重要了,因此本文对接地设计及地偏移测试进行了解读。

更多资讯
三星高管疯狂暗示,折叠屏iPhone离我们不远了
三星高管疯狂暗示,折叠屏iPhone离我们不远了

三星计划赶在华为之前发布折叠屏手机,而“全球首款”的称号早在去年被柔宇科技抢了去。另外,LG也有在今年发布折叠屏手机的计划,几大手机厂商争先抢后的想要瓜分折叠屏手机市场,三星的一名高管近日表示,苹果也坐不住了。

一文看清BMS之于新能源汽车的价值
一文看清BMS之于新能源汽车的价值

作为国家重点部署的战略性新兴产业之一,中国已然成为全球新能源汽车潜力市场。作为电动汽车的“心脏”,动力电池是电动汽车的动能之源,也是核心部件。而BMS作为动力电池的“大脑“,经营管理、维护、监控电池各个模块,成为整车企业尤为关注的环节。 BMS的未来发展空间 受益于新能源汽

美国人对人工智能持怎样的态度?中美人工智能产业差距在哪里?
美国人对人工智能持怎样的态度?中美人工智能产业差距在哪里?

最近牛津大学人类未来研究所人工智能管理中心发布了名为《人工智能:美国人的态度和趋势》的报告,详细阐述了美国对人工智能和人工智能发展趋势的探究,被视为对研究人工智能在社会公众影响的重要资料。

2018年动力电池产业链盈利情况一览

又到年终盘点时,近日,动力电池产业链相关企业纷纷交出2018年答卷。

从IC设计、代工、封装等角度看2019年半导体行业发展趋势

告别了不平静又不平凡的2018,2019会更好吗?受2018国际形势和产业环境的影响,2019年的IC业充满诸多变数和不确定性。面对这些,究竟该何去何从?

电路方案