PCB 기술 - PCB 다이어그램 설계에서의 접지 간섭 및 억제

1. 지선의 정의

PCB 레이아웃 설계에서 지선은 무엇입니까?모든 사람이 교과서에서 배운 지선의 정의는 지선은 회로 전세의 참고점으로 사용되는 등전위체이다.이 정의는 실제 상황에 부합되지 않는다.실제 접지선의 전위는 일정하지 않다.만약 당신이 전기 계량기로 접지선의 각 점 사이의 전위를 측정한다면, 당신은 접지선의 각 점의 전위에 큰 변화가 있을 수 있다는 것을 발견할 수 있을 것이다.바로 이런 전위차가 회로의 이상 조작을 초래했다.전기회로가 등전위체로서의 정의는 단지 사람들이 지전위에 대한 기대일 뿐이다.헨리는 지선에 대해 더 현실적인 정의를 내렸다.그는 지선을 신호 흐름 소스의 저항성이 낮은 경로로 정의했다.이 정의는 접지선의 전류를 강조 표시합니다.이 정의에 따르면 지선에서 전세차가 나는 원인을 쉽게 이해할 수 있다.지선의 저항은 영원히 0이 되지 않기 때문에 전류가 제한된 저항을 통과할 때 전압이 떨어진다.그러므로 우리는 지선의 전세를 바다의 파도로 상상하여 하나하나 이어나가야 한다.

2. 접지선의 임피던스

지선의 임피던스로 인한 지선의 각 점 사이의 전기세차에 대해 말하자면, 이것은 회로 고장을 초래할 수 있다. 많은 사람들은 불가사의하다고 생각한다. 우리가 옴표로 지선의 저항을 측정할 때, 지선의 저항은 보통 밀리옴급이다.전류가 이렇게 작은 저항을 흘렸을 때, 어떻게 이렇게 큰 전압 강하가 발생하여 회로의 운행 이상을 초래할 수 있습니까?

3.지상 간섭 메커니즘

3.1 공통 임피던스 간섭 두 회로가 하나의 접지선을 함께 사용할 때 접지선의 임피던스로 인해 한 회로의 접지 전위는 다른 회로의 작업 전류에 의해 변조된다.이 회로의 신호는 공저항 결합이라고 불리는 다른 회로로 결합됩니다.

디지털 회로에서 신호의 주파수가 비교적 높기 때문에 지선은 일반적으로 비교적 큰 저항을 보인다.이때 서로 다른 회로가 한 단락을 공용하면 공저항 결합 문제가 발생할 수 있다

4.지상 교란 대책

4.1 PCB 설계 배치에서 접지회로 대책은 접지회로 간섭의 기리에서 볼 수 있듯이 접지회로의 전류만 줄이면 접지회로의 간섭을 줄일 수 있다.접지회로에서 전류를 완전히 제거할 수 있다면 접지회로 간섭 문제를 완전히 해결할 수 있다.그러므로 우리는 지회로교란에 대해 다음과 같은 해결방안을 제기하였다.

A. 디바이스의 한쪽 끝을 띄웁니다.한쪽 끝의 회로가 부동하면 접지 회로가 차단되므로 접지 회로 전류를 제거할 수 있습니다.그러나 주의해야 할 두 가지 문제가 있습니다. 하나는 안전상의 이유로 회로가 일반적으로 부동을 허용하지 않는다는 것입니다.이 시점에서 센서를 통해 장치를 접지하는 것을 고려하십시오.이렇게 하면 50Hz AC 설비의 경우 접지 저항이 매우 작고 더 높은 주파수의 간섭 신호의 경우 설비의 접지 저항이 더 커서 접지 회로 전류를 낮춘다.그러나 이렇게 하면 고주파 간섭이 지회로에 대한 간섭을 줄일 수밖에 없다.또 다른 문제는 부품이 부동이지만 부품과 땅 사이에는 여전히 기생용량이 존재한다는 것이다.이 커패시터는 높은 주파수에서 낮은 임피던스를 제공하기 때문에 고주파 접지 회로 전류를 효과적으로 줄일 수 없다.

B. 변압기를 사용하여 장치 간의 연결을 설정합니다.마그네틱 회로를 사용하여 두 장치를 연결하여 접지 회로 전류를 차단합니다.그러나 주의해야 할 점은 1차변압기와 2차변압기 사이의 기생용량은 여전히 고주파접지회로전류에 경로를 제공할수 있기에 변압기격리방법은 고주파접지환로전류에 대한 억제효과가 비교적 낮다.변압기의 고주파 격리 효과를 높이는 한 가지 방법은 변압기의 초급과 차급 사이에 차폐층을 설치하는 것이다.그러나 주의해야 할 점은 격리변압기 차폐층의 접지단은 반드시 수신회로의 한끝에 있어야 한다.그렇지 않으면 고주파 격리 효과를 높일 수 없을 뿐만 아니라 고주파 결합을 더욱 심각하게 할 수 있다.따라서 변압기는 신호 수신 장치의 측면에 설치해야 한다.차폐가 잘 된 변압기는 1MHz 이하의 주파수에서 효과적인 격리를 제공할 수 있다.

C. 광 분리기를 사용하여 접지 회로를 차단하는 또 다른 방법은 빛을 사용하여 신호를 전송하는 것입니다.이것은 지회로 방해 문제를 해결하는 가장 이상적인 방법이라고 할 수 있다.광 연결에는 두 가지 방법이 있는데, 하나는 광 결합기이고, 다른 하나는 광섬유와 연결된다.광 결합의 기생 용량은 보통 2pf로 매우 높은 주파수에서 좋은 격리를 제공할 수 있다.광섬유에는 기생용량이 거의 없지만 설치, 유지보수, 원가면에서 모두 광결합부품보다 못하다.

D.연결 케이블에 공통 모드 롤링을 사용하는 것은 접지 회로의 임피던스를 증가시켜 일정한 접지 전압에서 접지 회로를 만드는 것과 같다

회로 전류가 감소합니다.그러나 공모압류권의 기생용량을 통제하는데 주의를 돌려야 한다. 그렇지 않을 경우 고주파교란에 대한 격리효과가 매우 떨어진다.공모압류권수가 많을수록 기생용량이 클수록 고주파격리효과가 떨어진다.

4.2 공저항 결합을 제거하는 공저항 결합에는 두 가지 방법이 있다.하나는 공공 접지선의 임피던스를 낮추어 공공 접지선의 전압도 낮추어 공공 임피던스 결합을 제어하는 것이다.또 다른 방법은 적절한 접지를 통해 상호 간섭하기 쉬운 회로의 공용 지선을 피하는 것입니다.일반적으로 강약전류회로의 공공지선과 디지털회로와 아날로그회로의 공공접지선을 피해야 한다.앞에서 말한바와 같이 지선의 저항을 낮추는 핵심문제는 지선의 전기감각을 낮추는것이다.여기에는 플랫 컨덕터를 지선으로 사용하고 멀리 떨어진 여러 평행 컨덕터를 지선으로 사용하는 것이 포함됩니다.인쇄회로기판의 경우 이중판에 지선격자를 깔면 지선저항을 효과적으로 낮출수 있다.다중 레이어보드에서는 특수한 지선의 임피던스가 작지만 PCB 회로 기판의 저항이 증가합니다.비용적당한 접지 방식을 통해 공저항을 피하는 접지 방법은 병렬 단일 접지이다.병렬 접지의 단점은 접지선이 너무 많다는 것이다.따라서 실제로 모든 회로가 단일 접지와 병렬되어야 하는 것은 아닙니다.상호 간섭이 적은 회로의 경우 직렬 단일 접지를 사용할 수 있습니다.예를 들어, 회로는 강한 신호, 약한 신호, 아날로그 신호, 디지털 신호 등에 따라 분류된 후 유사한 회로에서 직렬된 단일 접지를 사용할 수 있으며, 서로 다른 유형의 회로는 병렬된 단일 접지를 사용할 수 있다.