淺談地線干擾及其抑制方法 瀏覽文章 維修技術 維修吧

在電子產品的PCB設計中，抑制或防止地線干擾是考慮的最重要問題之一。許多初學者不了解地線干擾的成因，因此對解決地線干擾問題也就束手無策。 所謂干擾，必然是發生在不同的單元電路、部件或系統之間。地線干擾是指通過地線耦合的方式產生的信號干擾。這裡所提到的信號，通常是指交流信號或者跳變信號。地線干擾的形式很多，筆者歸成三種：附圖可以說明三種地線干擾的成因。 A1、A2是級聯的兩個放大電路。由於PCB設計的客觀原因，各個電路單元分布在不同的板面位置，它們之間的連線必然有一定的長度，這就形成了導線(銅箔)電阻。導線的直流電阻雖然很小，大都可以忽略，但是對於交流信號來說，其感抗成分就不可以忽略不計，尤其是頻率比較高的時候更是如此。地線同樣是導線，因此也存在阻抗。附圖中的地線J、K、L、M、N就不可以簡單地看成是等電位連線了，應該把它們各自看成一個電抗元件。有了這個基本概念，就比較容易理解三種地線的干擾。 一、地環路干擾 由於地線阻抗的存在，當電流流過地線時，就會在地線上產生電壓。當電流較大時，這個電壓可以很高。例如附近如有大功率用電器啟動時，會在地線中流過很強的電流。比如圖中「B單元電路」的地線電流，流經地線K、L，或者K、M、J、N到達接地零點。由於電路的不平衡性，每根導線上的電流不同，因此會產生差模電壓，對電路造成影響，即「B單元電路」的地線電流，在J、N、L、M形成的「地線環路」中，對放大器A1和A2造成了影響。由於這種干擾是由電纜與地線構成的環路電流產生的，因此成為地環路干擾。 二、地環路電磁耦合干擾 在實際電路的PCB中，J、N、L、M形成的「地線環路」將包圍一定的面積，根據電磁感應定律，如果這個環路所包圍的面積中有變化的磁場存在，就會在環路中產生感生電流，形成干擾。空間磁場的變化無處不在，於是包圍的面積越大，干擾就越嚴重。轉載請註明轉自「維修吧-

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三、公共阻抗干擾 認真考察圖中所示的電路結構，將發現，J、N、L、M中，有一條連接線是多餘的，去除其中之一，仍然可以滿足各個接地點的連通關係，同時又可以消除地線環路。將哪一條連線去除比較合理，這時就要考慮另一類的干擾問題——公共阻抗干擾。 若去除J：這是最差的方案。J去除後地線環路似乎消失了，可是另一個更可怕的環路又形成了(I、N、L、M)，其中I是信號線，因此干擾比原來有J線時還要嚴重。 若去除M：環路消失，此時放大器A2的地線電流需要流過J、N到達接地零點，注意N段是A1和A2共同的接地線，因此A2接地電流在N上形成的電壓降，加到了A1上形成干擾。這種因共用一段地線而形成的干擾稱為「公共阻抗干擾」。 若去除L：不僅不能解決A2與A1之間的公共阻抗干擾問題，還引起了「B單元電路」與A1、A2之間的公共阻抗干擾問題。 看來最後的方法是去除N。其實這樣做將使M成為A1、A2的「公用阻抗」，同樣形成干擾，還是存在問題。但是，我們注意到，此法中的干擾是A1對A2的干擾，A2是後級，工作信號強度遠大於A1，因此A1對A2的干擾，很難造成不良後果。 最合理的走線方案是：去除N，然後將M的下端直接連到「接地信號零點」上。 四、小結 地線造成電磁干擾的主要原因是地線存在阻抗。當電流流過地線時，會在地線上產生電壓，這就是地線雜訊。在這個電壓的驅動下，會產生地線環路電流，形成地環路干擾。當兩個電路共用一段地線時，會形成公共阻抗耦合。解決地環路干擾的方法是切斷地環路，增加地環路的阻抗，使用平衡電路等。解決公共阻抗耦合的方法是減小公共地線部分的阻抗，或採用並聯單點接地，以徹底消除公共阻抗。
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