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Problemi EMC: considerazioni degli ingegneri PCB e consigli di messa a terra
Segmentazione e trasmissione di messa a terra: la messa a terra è uno dei mezzi importanti per sopprimere le interferenze elettromagnetiche e migliorare le prestazioni EMC delle apparecchiature elettroniche.
Una corretta messa a terra può non solo migliorare la capacità del prodotto di sopprimere le interferenze elettromagnetiche, ma anche ridurre la radiazione EMI esterna del prodotto.
Il significato di messa a terra: Il "messa a terra" delle apparecchiature elettroniche di solito ha due significati: uno è "messa a terra" (sicurezza), e l'altro è "riferimento di sistema" (messa a terra del segnale). Per messa a terra si intende la creazione di un percorso conduttivo a bassa resistenza tra il sistema e la superficie di riferimento potenziale.
"Collegarsi alla terra" si basa sul potenziale della terra, e la terra è a potenziale zero. Il guscio metallico del dispositivo elettronico, il punto di riferimento del circuito e la terra.
Il collegamento del piano di terra al suolo richiede solitamente la considerazione dei seguenti fattori:
A, migliorare la stabilità del funzionamento del sistema del circuito dell'attrezzatura;
B, scarica elettrostatica;
C, per garantire sicurezza ai dipendenti.
Scopo della messa a terra:
A, considerazioni di sicurezza, cioè, messa a terra protettiva;
B, fornire un punto di riferimento potenziale stabile 0 per la tensione del segnale (segnale o sistema);
C, lo scudo è a terra.
Metodi di messa a terra di base: Ci sono tre metodi di messa a terra di base per le apparecchiature elettroniche: messa a terra a punto singolo, messa a terra a più punti e terra galleggiante.
Nota dell'ingegnere PCB:
Messa a terra a punto singolo:
La messa a terra a punto singolo è l'intero sistema, in cui un solo punto fisico è definito come punto di riferimento a terra e altri punti che devono essere messi a terra sono collegati a questo punto. La messa a terra a punto singolo è adatta per circuiti a bassa frequenza (meno di 1MHZ). Se la frequenza operativa del sistema è molto alta e la lunghezza d'onda operativa è equivalente alla lunghezza del cavo di messa a terra del sistema, il metodo di messa a terra a punto singolo ha un problema.
Quando la lunghezza della linea locale è vicina a 1/4 lunghezza d'onda, è come una linea di trasmissione di cortocircuito terminale, la corrente e la tensione della linea di terra sono distribuiti nell'onda standing e la linea di terra diventa un'antenna radiante invece di giocare il ruolo di "terra". Al fine di ridurre l'impedenza di terra ed evitare radiazioni, la lunghezza del filo di terra dovrebbe essere inferiore a 1/20 lunghezza d'onda. Nell'elaborazione dei circuiti di alimentazione, di solito può essere considerata la messa a terra a punto singolo.
Per un gran numero di circuiti digitali utilizzati nelle schede PCB, generalmente non è consigliabile utilizzare la modalità di messa a terra a punto singolo a causa delle sue ricche armoniche di alto ordine.
Messa a terra multipunto:
La messa a terra multipunto significa che ogni posizione di connessione nel dispositivo è direttamente collegata al piano di terra più vicino ad esso, quindi la lunghezza del cavo di terra è la più breve. Il circuito di messa a terra multipunto ha una struttura semplice, che può ridurre significativamente il fenomeno dell'onda standing ad alta frequenza sulla linea di messa a terra ed è adatto per le occasioni ad alta frequenza operativa (> 10MHZ). Tuttavia, la messa a terra multi-punto può causare la formazione di molti loop di terra all'interno del dispositivo, riducendo così la capacità del dispositivo di resistere ai campi elettromagnetici esterni. Nel caso della messa a terra multi-punto, dovremmo prestare attenzione al problema dell'anello di terra, soprattutto quando diversi moduli e dispositivi sono stabiliti tra le reti.
Interferenza elettromagnetica causata dal circuito di messa a terra: Il filo di terra ideale dovrebbe essere un'entità fisica con potenziale zero e impedenza zero. Tuttavia, il filo di massa effettivo stesso ha una componente di resistenza e una componente di reattanza, e quando c'è una corrente attraverso il filo di massa, verrà generata una caduta di tensione.
Quando il campo elettromagnetico è accoppiato al circuito, il filo di terra formerà un loop con altri fili (segnale, cavo di alimentazione, ecc.), la forza elettromotrice indotta è generata nel loop di terra e il loop di terra è accoppiato al carico, creando così una potenziale minaccia EMI.
Terreno galleggiante:
Il galleggiamento si riferisce a un metodo di messa a terra in cui il sistema di terra dell'apparecchiatura è isolato elettricamente dal suolo.
A causa di alcune debolezze del terreno galleggiante stesso, non è adatto per sistemi generali su larga scala e il suo metodo di messa a terra è raramente utilizzato.
Il principio generale di selezione del modo di messa a terra: Per un determinato dispositivo o sistema, quando la lunghezza della linea di trasmissione è l>, la frequenza più alta di interesse (lunghezza d'onda corrispondente) è considerata come un circuito ad alta frequenza e viceversa, è considerata come un circuito a bassa frequenza.
Secondo l'esperienza di progettazione PCB, è meglio utilizzare la messa a terra a punto singolo per i circuiti inferiori a 1MHZ e per più di 10MHZ, la messa a terra multipunto è buona.
Per le frequenze intermedie, purché la lunghezza della linea di trasmissione massima L sia inferiore a /20, è possibile utilizzare la messa a terra a punto singolo per evitare l'accoppiamento di impedenza comune.
