在電子設(shè)計(jì)中,最常碰到的技術(shù)就是電路板的接地,從最常見的單模擬電路回路接地、單純的數(shù)字電路回路接地到模擬數(shù)字電路的混合接地,從這些接地的方式中無不顯示著電子設(shè)計(jì)的發(fā)展。如果你設(shè)計(jì)的產(chǎn)品還有其他的要求,例如經(jīng)過EMC的檢測,電路板的信號頻率比較高(信號的上升時(shí)間為10ns甚至更低的數(shù)量級),那么,需要考慮的接地技術(shù)又要符合此時(shí)的因素。那么,今天就來分析說明下在這些因素的接地技術(shù)。
在分析電路板的接地技術(shù)之前,首先要明白一個(gè)原因,接地技術(shù)是為了提高電路穩(wěn)定的因素之一。在電路設(shè)計(jì)中,通過各種接地技術(shù)來減小環(huán)路,就是這種方法之一?,F(xiàn)在簡單說下減少地環(huán)路影響采取的技術(shù)。
A 采用光耦技術(shù)連接電路
在設(shè)計(jì)電路中,為了充分保護(hù)后級電路免予受到前面電路的影響,光耦隔離技術(shù)是常用的方法之一:
B 采用隔離變壓器技術(shù)連接電路
這種方法中,采用1:1的變壓器,這樣隔離了發(fā)送電路和接收電路。使接收電路的接地回路大大減小。
C 采用共模扼流圈
在電路設(shè)計(jì)中,接收電路通過共模扼流圈與發(fā)射電路相連,這樣,可以使接收電路的回路大大減小,同時(shí),也為接收電路的EMC檢測提供良好的技術(shù)支持。
D 采用平衡電路技術(shù)
這種方法中,發(fā)送電路通常為多點(diǎn)并聯(lián)的電源,通過各個(gè)相當(dāng)于并聯(lián)的模塊電路,最后并聯(lián)的各個(gè)模塊并聯(lián)單點(diǎn)接地。在平衡電路中,各個(gè)模塊的電流流動(dòng)互相不影響,從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
介紹完減小地環(huán)路的方法后,現(xiàn)在介紹下為了減少各種地的接地方法。
一、浮地技術(shù)
在電子設(shè)計(jì)中,常用的一種方法是浮地技術(shù),這種方法的電路板的信號地和外部的公共地不相連接,從而保證了電路的良好的隔離。電路與外部的地系統(tǒng)有良好的隔離,不易受外部地系統(tǒng)上干擾的影響,但是,電路上易積累靜電從而產(chǎn)生靜電干擾,有可能產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓。
小型低速(<1MHz)設(shè)備可以采用工作地浮地(或工作地單點(diǎn)接金屬外殼)、金屬外殼單點(diǎn)接大地,
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二、串聯(lián)單點(diǎn)接地
這種接地方法是公司大牛推薦的一種接地方法,由于其簡單,在電路板設(shè)計(jì)中不用注意那么多,所以會(huì)使用的比較多。但是,這種電路容易存在共阻抗耦合,使各個(gè)電路模塊相互影響。
三、并聯(lián)單點(diǎn)接地
這種方法接地,雖然擺脫了串聯(lián)單點(diǎn)接地的共阻抗耦合的問題,但是在實(shí)際的使用中,會(huì)引入接地線過多的煩心事,至于使用哪種,需要在實(shí)際的過程中綜合評價(jià)。如果電路板面積允許,就使用并聯(lián)模式,如果保持各個(gè)電路模塊之間連接簡單,那么采用串聯(lián)模式。一般情況下,下載的板子中有電源模塊,模擬電路模塊,數(shù)字電路模塊和保護(hù)電路模塊,這種情況下,我采用并聯(lián)單點(diǎn)接地的方法。
四、多點(diǎn)接地
多點(diǎn)基地技術(shù)在日常的設(shè)計(jì)中會(huì)使用的比較多,在多模塊電路設(shè)計(jì)中使用的更多,這種接地方法可以有效地減少高頻干擾問題,但是,也容易產(chǎn)生地環(huán)路的設(shè)計(jì)問題,這設(shè)計(jì)中要充分考慮到這一點(diǎn),提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。小型高速(>10MHz)設(shè)備的工作地應(yīng)與其金屬機(jī)殼實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)接地,接地點(diǎn)的間距應(yīng)小于最高工作頻率波長的1/20,且金屬外殼單點(diǎn)接大地。
總之,在電子電路設(shè)計(jì)中,最重要的一點(diǎn)是減小電路的回路面積,這對提高電子設(shè)計(jì)穩(wěn)定性和提高電子系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)有著重要的作用。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,通過綜合評價(jià)以上的各種技術(shù),通過靈活使用,以便達(dá)到提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。
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