Diseño electrónico - Método de control de la interferencia del cable de tierra en el diseño de la placa de circuito

Método de control de la interferencia del cable de tierra en el diseño de la placa de circuito

1. Definición del cable de tierra

Fábrica de PCBQué es un cable de tierra? En los libros de texto, todo el mundo sabe que la definición de cable de tierra es: el cable de tierra es un cuerpo equipotential que se utiliza como punto de referencia potencial de un circuito. Esta definición no se ajusta a la realidad. Potencial inestable en el cable de tierra real. Si se utiliza un instrumento para medir el potencial entre los puntos de la línea de tierra, Usted encontrará que el potencial en cada punto en el cable de tierra puede variar mucho. Es esta diferencia de potencial la que causa el funcionamiento anormal del circuito. Definir un circuito como un cuerpo equipotential es sólo la expectativa del potencial de la tierra. Henry da una definición más realista del cable de tierra. Define el cable de tierra como la ruta de baja Impedancia de la fuente de retorno del flujo de señal. La definición enfatiza la corriente en el cable de tierra. Según esta definición, Es fácil entender la causa de la diferencia potencial del cable de tierra. Porque la impedancia del cable de tierra nunca será cero, Cuando la corriente pasa a través de una impedancia finita, Habrá una caída de tensión. Por consiguiente,, Deberíamos pensar en el potencial de la tierra como una ola en el mar., Uno tras otro. (Diseño de PCB)

2. Impedancia de puesta a tierra

Hablar de la diferencia potencial entre los puntos de la línea de tierra causada por la Impedancia de la línea de tierra puede conducir a la falla del circuito, Mucha gente piensa que es increíble cuando medimos la resistencia del cable de tierra con un ohmmeter, La resistencia del cable de tierra suele estar en la clase miliohm. ¿Cómo puede haber una caída de tensión tan grande cuando la corriente fluye a través de una resistencia tan pequeña?, Causa un funcionamiento anormal del circuito.

3.. Ground interference mechanism

3.Interferencia de impedancia común cuando dos circuitos comparten una Sección de tierra, Debido a la impedancia del cable de tierra, el potencial de puesta a tierra de un circuito será modulado por la corriente de trabajo de otro circuito. La señal en este circuito se acoplará a otro circuito, Este acoplamiento se llama acoplamiento de impedancia común.

En el circuito digital, debido a la alta frecuencia de la señal, el cable de tierra suele tener una mayor impedancia. En este punto, si hay diferentes circuitos que comparten una Sección de tierra, puede ocurrir un problema de acoplamiento de impedancia común

4.. Contramedidas de interferencia de puesta a tierra 4.1 contramedidas de bucle de puesta a tierra del mecanismo de interferencia del bucle de puesta a tierra se puede ver que mientras se reduzca la corriente en el bucle de puesta a tierra, la interferencia del bucle de puesta a tierra se puede reducir. Si la corriente en el circuito de puesta a tierra se puede eliminar completamente, el problema de interferencia del Circuito de puesta a tierra se puede resolver completamente. Por lo tanto, proponemos las siguientes soluciones para la interferencia del bucle de tierra.

Si el circuito en un extremo flota, el circuito de puesta a tierra se cortará para eliminar la corriente del Circuito de puesta a tierra. Sin embargo, hay dos cuestiones que requieren atención: En primer lugar, por razones de Seguridad, los circuitos no suelen permitir la flotación. En este punto, considere la posibilidad de inmovilizar el dispositivo a través de un sensor. Por lo tanto, para el equipo de corriente alterna de 50 Hz, la Impedancia de puesta a tierra es muy pequeña, y para la señal de interferencia de alta frecuencia, la Impedancia de puesta a tierra del equipo es grande, reduciendo así la corriente del bucle de puesta a tierra. Sin embargo, esto sólo puede reducir la interferencia del bucle de tierra de interferencia de alta frecuencia. Otro problema es que, aunque el dispositivo está flotando, todavía hay Capacitancia parasitaria entre el dispositivo y el suelo. El condensador proporcionará baja impedancia a frecuencias más altas, por lo que no puede reducir eficazmente la corriente del Circuito de puesta a tierra de alta frecuencia.

El uso de transformadores para realizar la conexión entre los equipos. Conecte los dos dispositivos con un Circuito magnético para cortar la corriente del Circuito de tierra. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la Capacitancia parasitaria entre el transformador primario y el transformador secundario todavía puede proporcionar la ruta para la corriente del bucle de puesta a tierra de alta frecuencia, por lo que el método de aislamiento del transformador tiene un efecto negativo en la supresión de la corriente del bucle de puesta a tierra de alta frecuencia. Un método para mejorar el efecto de aislamiento de alta frecuencia del transformador es instalar una capa de blindaje entre la primera y la segunda etapa del transformador. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la terminal de puesta a tierra del escudo del transformador de aislamiento debe estar situada en un extremo del circuito receptor. De lo contrario, no sólo no puede mejorar el efecto de aislamiento de alta frecuencia, sino que también puede hacer que el acoplamiento de alta frecuencia sea más grave. Por lo tanto, el transformador debe instalarse en el lado del receptor de señales. Los transformadores bien protegidos pueden proporcionar un aislamiento eficaz a frecuencias inferiores a 1 MHz.

Otra forma de cortar el circuito de tierra con un aislador óptico es mediante el uso de luz para la transmisión de la señal. Esta es la mejor manera de resolver el problema de interferencia del bucle de tierra. Hay dos métodos de conexión óptica, uno es el dispositivo de acoplamiento óptico, el otro es la conexión con la fibra óptica. La Capacitancia parasitaria del optocoupler es generalmente de 2 PF, lo que proporciona un buen aislamiento a frecuencias muy altas. La fibra óptica tiene poca Capacitancia parasitaria, pero no es tan buena como el optocoupler en términos de instalación, mantenimiento y costo.

Uso de choques de modo común. El uso de un estrangulamiento de modo común en el cable de conexión es equivalente a aumentar la impedancia del Circuito de puesta a tierra para que la corriente del Circuito de puesta a tierra disminuya bajo una cierta tensión de puesta a tierra. Sin embargo, se debe prestar atención al control de la Capacitancia parasitaria del choke de modo común, de lo contrario el efecto de aislamiento de la interferencia de alta frecuencia es muy pobre. Cuanto mayor es el número de estrangulamientos de modo común, mayor es la Capacitancia parasitaria y peor es el efecto de aislamiento de alta frecuencia.

4.Hay dos métodos para eliminar el acoplamiento de impedancia común. Una es reducir la impedancia del cable de tierra común, Esto reduce el voltaje en el cable de tierra común, Para controlar el acoplamiento de impedancia de modo común. Otra forma de evitar la interferencia mutua es mediante la puesta a tierra adecuada del cable de tierra común del circuito. Normalmente, Evitar que los circuitos de corriente fuerte y fuerte compartan el suelo, Cable de tierra común para circuitos digitales y analógicos. Como se mencionó anteriormente, El problema clave para reducir la impedancia del cable de tierra es reducir la Inductancia del cable de tierra. Esto incluye el uso de conductores planos como cables de tierra, Además, se utilizan muchos cables paralelos separados como cables de tierra.. Para Placa de circuito impreso, La impedancia del cable de tierra se puede reducir eficazmente mediante la colocación de la rejilla del cable de tierra en la placa de doble capa.. En un Placa multicapa, Una capa especial de tierra tiene poca Impedancia, Pero esto aumenta el costo de la placa de circuito. . Evitar la puesta a tierra de impedancia común mediante un método adecuado de puesta a tierra es la puesta a tierra paralela de un solo punto. La desventaja de la puesta a tierra paralela es que hay demasiados cables de puesta a tierra. Por consiguiente,, En la práctica, Todos los circuitos no necesitan estar conectados a tierra en paralelo con un solo punto. Para circuitos con poca interferencia mutua, Se puede utilizar un solo punto de puesta a tierra en serie. Por ejemplo:, Los circuitos pueden clasificarse según señales fuertes, Señal débil, Señal analógica, Señal digital, Etc.., A continuación, se utiliza un solo punto de puesta a tierra en serie en circuitos similares., Y la puesta a tierra paralela de un solo punto de diferentes tipos de circuitos.

5. Resumen la impedancia del cable de tierra es la razón principal de la interferencia electromagnética causada por el cable de tierra en PCB. Cuando la corriente fluye a través del cable de tierra, el cable de tierra producirá tensión, que es el ruido de la tierra. Bajo la conducción de este voltaje, se generará la corriente del bucle de puesta a tierra y se formará la interferencia del bucle de puesta a tierra. Cuando los dos circuitos comparten una Sección de tierra, se forma un acoplamiento de impedancia común. Los métodos para resolver la interferencia del Circuito de puesta a tierra incluyen cortar el circuito de puesta a tierra, aumentar la impedancia del Circuito de puesta a tierra y utilizar el circuito de equilibrio. El método para resolver el acoplamiento de impedancia común es reducir la Impedancia de la parte común de puesta a tierra, o utilizar la puesta a tierra paralela de un solo punto para eliminar completamente la impedancia común.