地線也是有阻抗的,電流流過地線時,會產(chǎn)生電壓,此為噪聲電壓,而噪聲電壓則是影響系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾源之一,不可取。所以,要降低地線噪聲的前提是降低地線的阻抗。
眾所周知,地線是電流返回源的通路。隨著大規(guī)模集成電路和高頻電路的廣泛應(yīng)用,低阻抗的地線設(shè)計在電路中顯得尤為重要。這里就簡單列舉幾種常用的接地方法。
單點接地
單點接地,顧名思義,就是把電路中所有回路都接到一個單一的、相同的參考電位點上。如下圖所示。
單點接地可以分為“串聯(lián)接地”和“并聯(lián)接地”兩種方式。串聯(lián)單點接地的方式簡單,但是存在共同地線的原因,導(dǎo)致存在公共地線阻抗,如果此時串聯(lián)在一起的是功率相差很大的電路,那么互相干擾就非常嚴(yán)重。并聯(lián)單點接地的方式可以避免公共地線耦合的因素,但是每部分電路都需要引地線到接地點上,需要的地線就過多,不實用。
所以,在實際應(yīng)用時,可以采用串聯(lián)和并聯(lián)混合的單點接地方式。在畫PCB板時,把互相不易干擾的電路放一層,把互相容易發(fā)生干擾的電路放不同層,再把不同層的地并聯(lián)接地。如下圖所示。
單點接地在高頻電路里面,因為地線長,地線的阻抗是永遠(yuǎn)避免不了的,所以并不適用,那怎么辦呢?下面再介紹“多點接地”。
多點接地
當(dāng)電路工作頻率較高時,想象一下高頻信號在沿著地線傳播時,所到之處影響周邊電路會有多么嚴(yán)重,因此所有電路就要就近接到地上,地線要求最短,多點接地就產(chǎn)生了。
多點接地,其目的是為了降低地線的阻抗,在高頻(f一定的條件下)電路中,要降低阻抗,主要從兩個方面去考慮,一是減小地線電阻,二是減小地線感抗。
(1)減小地線導(dǎo)體電阻,從電阻與橫截面的關(guān)系公式中我們知道,要增加地線導(dǎo)通的橫截面積。但是在高頻環(huán)境中,存在一種高頻電流的趨膚效應(yīng)(也叫集膚效應(yīng)),高頻電流會在導(dǎo)體表面通過,所以單純增大地線導(dǎo)體的橫截面積往往作用不大。可以考慮在導(dǎo)體表面鍍銀,因為銀的導(dǎo)電性較其他導(dǎo)電物質(zhì)優(yōu)秀,故而會降低導(dǎo)體電阻。
(2)減小地線的感抗,最好的方法就是增大地線的面積。在實際應(yīng)用時,地線短,地面積大,抗干擾的效果就會更好。
假如電路中既有高頻信號,又有低頻信號,怎么辦?混合接地會是個好選擇!
混合接地