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    變頻電源電路設計中的單點接地,多點接地

    來源:石家莊金碩電子科技有限公司 上傳時間:2019-02-16 11:53:53

      地線也是有阻抗的,電流流過地線時,會產生電壓,此為噪聲電壓,而噪聲電壓則是影響系統穩定的干擾源之一,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。隨著大規模集成電路和高頻電路的廣泛應用,低阻抗的地線設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:

      變頻電源電路設計工程師解析之單點接地

      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。


     

      單點接地可以分為“串聯接地”和“并聯接地”兩種方式。串聯單點接地的方式簡單,但是存在共同地線的原因,導致存在公共地線阻抗,如果此時串聯在一起的是功率相差很大的電路,那么互相干擾就非常嚴重。并聯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,在實際應用時,可以采用串聯和并聯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,把互相容易發生干擾的電路放不同層,再把不同層的地并聯接地。如下圖所示。


     

      單點接地在高頻電路里面,因為地線長,地線的阻抗是永遠避免不了的因素,所以并不適用,那怎么辦呢?下面再介紹“多點接地”。

      變頻電源電路設計工程師解析之多點接地

      當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。

      減小地線導體電阻

      從電阻與橫截面的關系公式中我們知道,要增加地線導通的橫截面積。但是在高頻環境中,存在一種高頻電流的趨膚效應(也叫集膚效應),高頻電流會在導體表面通過,所以單純增大地線導體的橫截面積往往作用不大??梢钥紤]在導體表面鍍銀,因為銀的導電性較其他導電物質優秀,故而會降低導體電阻。

      減小地線的感抗

      最好的方法就是增大地線的面積。在實際應用時,地線短,地面積大,抗干擾的效果就會更好。

      寫到這里時,可能有人會問,如何才算是高頻電路?通常1MHZ以下算低頻電路,可以采用單點接地,10MHZ以上算高頻電路,可以采用多點接地的方式”,1MHZ和10MHZ時,如果最長地線不超過波長的1/20,可以單點接地,否則多點接地。

      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。

      變頻電源電路設計工程師解析之混合接地

      第一種結構,假定工作在低頻電路中,根據容抗Zc=1/2πfc可知,容抗在低頻環境下很大,而高頻環境下很小。那么地線在低頻時是斷開的,在受到高頻干擾時接近導通。如此接法可以有效避開地線環路的干擾影響。


     

      假定工作在高頻電路中,根據感抗Zl=2πfl可知,感抗在低頻環境下很小,而高頻環境下很大。那么地線在低頻時是類似導通的,在受到高頻干擾時是斷開。如此接法可以有效避開地環路電流的影響。

      綜述,在實際應用中,電路根據工作環境采用合適的接地方式可以有效避開干擾信號,達到電路的最優效果。

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