Tecnología de PCB - Interferencia y supresión de la puesta a tierra en el diseño de la distribución de PCB

1. definición del cable de tierra

¿En el diseño de diseño de pcb, ¿ cuál es el cable de tierra? La definición del cable de tierra que todos aprenden en el libro de texto es: el cable de tierra es un cuerpo equipotential que se utiliza como punto de referencia para el potencial eléctrico del circuito. Esta definición no coincide con la situación real. El potencial real en el cable de tierra no es constante. Si utiliza un medidor para medir el potencial entre los puntos en el cable de tierra, encontrará que el potencial en los puntos en el cable de tierra puede cambiar mucho. Son estas diferencias de potencial las que provocan el funcionamiento anormal del circuito. La definición de circuito como equipotential es solo la expectativa de la gente sobre el potencial de tierra. Henry dio una definición más realista del cable de tierra. Define el cable de tierra como una ruta de baja resistencia que devuelve la señal a la Fuente. Esta definición destaca la corriente en el cable de tierra. Según esta definición, es fácil entender la causa de la diferencia de potencial del suelo. Debido a que la resistencia del suelo nunca será cero, cuando la corriente pasa por una resistencia limitada, se produce una caída de tensión. Por lo tanto, debemos imaginar el potencial eléctrico en el suelo como una ola en el mar, una tras otra.

2. Resistencia del cable de tierra

Hablando de la diferencia de potencial eléctrico entre los puntos del cable de tierra causada por la resistencia del cable de tierra, que puede causar una falla en el circuito, muchas personas piensan que es increíble: cuando medimos la resistencia del cable de tierra con un ohmmeter, la resistencia del cable de tierra suele estar en el nivel de Hao ohm. ¿Cuando la corriente fluye a través de una resistencia tan pequeña, ¿ cómo puede haber una caída de tensión tan grande, lo que resulta en un funcionamiento anormal del circuito?

3. mecanismo de interferencia terrestre

3.1 interferencia de resistencia común cuando dos circuitos comparten un cable de tierra, debido a la resistencia del cable de tierra, el potencial de tierra de un circuito se modular por la corriente de trabajo de otro circuito. Las señales de este circuito se acoplarán a otro circuito, este acoplamiento se llama acoplamiento de resistencia pública.

En los circuitos digitales, debido a la alta frecuencia de la señal, el suelo generalmente presenta una mayor resistencia. En este momento, si hay diferentes circuitos que comparten un tramo de tierra, puede haber un problema de acoplamiento de resistencia común.

4. contramedidas de interferencia terrestre

4.1 En el diseño de pcb, las contramedidas del Circuito de tierra se pueden ver en el mecanismo de interferencia del Circuito de tierra, siempre y cuando se reduzca la corriente en el circuito de tierra, se puede reducir la interferencia del Circuito de tierra. Si se puede eliminar completamente la corriente en el circuito de tierra, se puede resolver completamente el problema de la interferencia del Circuito de tierra. Por lo tanto, proponemos las siguientes soluciones para la interferencia del Circuito de tierra.

R. deje que el equipo flote en un extremo. Si el circuito de un extremo flota, el circuito de tierra se cortará, por lo que se puede eliminar la corriente del Circuito de tierra. Pero hay dos cuestiones a las que hay que prestar atención. una es que, por razones de seguridad, los circuitos no suelen permitir la flotación. En este momento, considere poner el equipo a tierra a través de inductores. De esta manera, para los equipos de ca de 50 hz, la resistencia a la tierra es muy pequeña, mientras que para las señales de interferencia de mayor frecuencia, la resistencia a la tierra del equipo es mayor, lo que reduce la corriente del Circuito de tierra. Pero esto solo puede reducir la interferencia de alta frecuencia en el circuito terrestre. Otro problema es que, aunque el dispositivo está flotante, todavía hay condensadores parasitarios entre el dispositivo y el suelo. El capacitor proporcionará una menor resistencia a frecuencias más altas, por lo que no puede reducir efectivamente la corriente del Circuito de tierra de alta frecuencia.

B. uso de transformadores para realizar conexiones entre equipos. Utilice un Circuito magnético para conectar dos equipos para cortar la corriente del Circuito de tierra. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los condensadores parasitarios entre el transformador primario y el transformador secundario todavía pueden proporcionar un camino para la corriente del Circuito de puesta a tierra de alta frecuencia, por lo que el método de aislamiento del transformador tiene un bajo efecto de supresión de la corriente del Circuito de puesta a tierra de alta frecuencia. Una forma de mejorar el efecto de aislamiento de alta frecuencia del transformador es instalar una capa de blindaje entre la primaria y la secundaria del transformador. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el extremo de tierra de la capa de blindaje del transformador de aislamiento debe estar en el extremo del circuito receptor. De lo contrario, no solo no se puede mejorar el efecto de aislamiento de alta frecuencia, sino que también se puede hacer que el acoplamiento de alta frecuencia sea más grave. Por lo tanto, el transformador debe instalarse en un lado del equipo receptor de señal. Los transformadores bien protegidos pueden proporcionar un aislamiento efectivo a frecuencias inferiores a 1 mhz.

C. otra forma de cortar el circuito de tierra con un aislador óptico es utilizar la luz para realizar la transmisión de la señal. Se puede decir que esta es la forma ideal de resolver el problema de la interferencia del Circuito de tierra. Hay dos métodos de conexión óptica, uno es el dispositivo de acoplamiento óptico y el otro es la conexión con la fibra óptica. Los condensadores parasitarios del acoplamiento óptico suelen ser 2pf, lo que puede proporcionar un buen aislamiento a frecuencias muy altas. La fibra óptica tiene pocos condensadores parasitarios, pero no es tan buena como los dispositivos de acoplamiento óptico en términos de instalación, mantenimiento y costo.

D. el uso de un estrangulamiento de modo común en el cable de conexión equivale a aumentar la resistencia del Circuito de tierra, de modo que bajo un cierto voltaje de tierra, el circuito de tierra

La corriente eléctrica del circuito se reducirá. Sin embargo, se debe prestar atención al control de los condensadores parasitarios de los choques de modo común, de lo contrario el efecto de aislamiento de la interferencia de alta frecuencia es muy pobre. Cuanto mayor sea el número de estrangulamientos de modo común, mayor será la capacidad parasitaria y peor será el efecto de aislamiento de alta frecuencia.

4.2 hay dos métodos de eliminación para eliminar el acoplamiento de resistencia común de acoplamiento de resistencia común. Una es reducir la resistencia del cable de tierra público, haciendo que el voltaje en el cable de tierra público también se reduzca, controlando así el acoplamiento de resistencia pública. Otra forma es evitar el suelo común de los circuitos que son fáciles de interferir entre sí a través de un suelo adecuado. En general, se deben evitar los cables de tierra públicos de los circuitos de corriente fuerte y débil, así como los cables de tierra públicos de los circuitos digitales y analógicos. Como se mencionó anteriormente, el problema central para reducir la resistencia del suelo es reducir la inducción del suelo. Esto incluye el uso de conductores planos como cables de tierra y el uso de múltiples conductores paralelos muy separados como cables de tierra. Para las placas de circuito impreso, la colocación de cuadrículas de tierra en placas de doble capa puede reducir efectivamente la resistencia de la tierra. En las placas multicapa, una capa especial de resistencia a la tierra es muy pequeña, pero aumentará la resistencia de la placa de circuito pcb. Gastos El método de puesta a tierra para evitar la resistencia común a través de un método de puesta a tierra adecuado es la puesta a tierra de un solo punto en paralelo. La desventaja de la puesta a tierra paralela es que hay demasiados cables de tierra. Por lo tanto, en la práctica, no todos los circuitos deben estar conectados en paralelo con un solo punto de tierra. Para los circuitos con menor interferencia mutua, se puede utilizar un solo punto conectado a tierra en serie. Por ejemplo, los circuitos se pueden clasificar en función de señales fuertes, débiles, analógicas, digitales, etc., y luego se puede utilizar un punto único conectado en serie en circuitos similares, y diferentes tipos de circuitos utilizan un punto único conectado en paralelo.