Rancangan Elektronik - Kaedah kawalan gangguan wayar tanah dalam proses desain papan sirkuit

Kaedah kawalan gangguan wayar tanah dalam proses desain papan sirkuit

1. Definisi wayar tanah

Fabrik PCB: apakah wayar tanah? Definisi wayar tanah yang semua orang belajar dalam buku teks ialah: wayar tanah adalah tubuh berpotensi yang digunakan sebagai titik rujukan potensi sirkuit. Definisi ini tidak sesuai dengan situasi sebenar. Potensi pada wayar tanah sebenar tidak konstan. Jika anda menggunakan meter untuk mengukur potensi antara titik di garis tanah, anda akan mendapati bahawa potensi titik di garis tanah mungkin berbeza besar. Ini adalah perbezaan potensi yang menyebabkan operasi abnormal sirkuit. Definisi sirkuit sebagai tubuh yang berpotensi adalah hanya harapan orang untuk potensi tanah. HENRY memberikan definisi yang lebih realistik kawat tanah. Dia takrifkan wayar tanah sebagai laluan penghalang rendah untuk isyarat mengalir kembali ke sumber. Definisi ini menyatakan aliran semasa dalam wayar tanah. Menurut definisi ini, mudah untuk memahami sebab perbezaan potensi dalam kawat tanah. Kerana pengendalian wayar tanah tidak akan menjadi sifar, apabila arus melewati pengendalian terbatas, tekanan akan jatuh. Oleh itu, kita patut bayangkan potensi di kawat tanah sebagai gelombang di laut, satu demi satu. (Projek PCB)

2. Impedan tanah

Bercakap tentang perbezaan potensi antara titik di wayar tanah disebabkan oleh penghalangan wayar tanah boleh menyebabkan sirkuit gagal berfungsi, ramai orang menganggapnya luar biasa: apabila kita menggunakan ohmmeter untuk mengukur perlawanan wayar tanah, perlawanan wayar tanah sering berada di aras miliohm. Bagaimana boleh turun tegangan yang besar berlaku apabila arus mengalir melalui perlawanan yang kecil, menyebabkan operasi sirkuit yang tidak normal.

3. Mekanisme gangguan tanah

3.1 Kegangguan impedance umum Bila dua litar berkongsi seksyen wayar tanah, potensi tanah satu litar akan diubahsuai oleh aliran kerja sirkuit lain disebabkan impedance wayar tanah. Isyarat dalam sirkuit ini akan disambung ke sirkuit lain, pasangan ini dipanggil menyambung impedance biasa.

Dalam litar digital, disebabkan frekuensi tinggi isyarat, wayar tanah sering menghasilkan impedance besar. Pada masa ini, jika ada sirkuit yang berbeza berkongsi bahagian tanah, masalah pasangan impedance biasa mungkin berlaku

4. Gandakan gangguan tanah 4.1 Gandakan loop tanah Dari mekanisme gangguan loop tanah, kita boleh melihat bahawa selagi semasa dalam loop tanah dikurangkan, gangguan loop tanah boleh dikurangkan. Jika semasa dalam loop tanah boleh dibuang sepenuhnya, masalah gangguan loop tanah boleh diselesaikan sepenuhnya. Oleh itu, kami cadangkan solusi berikut untuk gangguan loop tanah.

A. Mengapung peralatan pada satu ujung Jika litar pada satu ujung mengapung, loop tanah akan dipotong, sehingga arus loop tanah boleh dibuang. Tapi ada dua isu yang perlu diperhatikan. satu ialah kerana alasan keselamatan, sirkuit sering tidak dibenarkan untuk mengapung. Pada masa ini, pertimbangkan mendarat peranti melalui induktor. Dengan cara ini, untuk peralatan semasa AC 50Hz, impedance mendarat sangat kecil, dan untuk isyarat gangguan frekuensi yang lebih tinggi, impedance mendarat peralatan lebih besar, mengurangkan semasa loop tanah. Tetapi melakukan itu hanya boleh mengurangkan gangguan loop tanah dari gangguan frekuensi tinggi. Masalah lain ialah walaupun peranti sedang mengambang, masih ada kapasitasi parasit antara peranti dan tanah. Kapensiensi ini akan menyediakan impedance yang lebih rendah pada frekuensi yang lebih tinggi, jadi ia tidak dapat mengurangkan aliran bawah frekuensi tinggi.

B. Guna pengubah untuk sedar sambungan antara peranti. Guna sirkuit magnetik untuk menyambung dua peranti untuk memotong aliran loop tanah. Tetapi perlu dicatat bahawa kapasitas parasit antara pengubah utama dan sekunder masih boleh menyediakan laluan untuk gelung bawah frekuensi yang lebih tinggi, jadi kaedah izolasi pengubah mempunyai kesan penghalang yang buruk pada gelung bawah frekuensi tinggi. Salah satu cara untuk meningkatkan kesan izolasi frekuensi tinggi pengubah adalah memasang lapisan perisai antara tahap utama dan sekunder pengubah. Tetapi perlu diperhatikan bahawa hujung pendaratan lapisan perisai pengubah izolasi mesti berada di satu hujung sirkuit penerima. Jika tidak, tidak hanya tidak dapat meningkatkan kesan izolasi frekuensi tinggi, tetapi juga boleh membuat sambungan frekuensi tinggi lebih serius. Oleh itu, pengubah patut dipasang di sisi peranti penerima isyarat. Pengubah yang dilindungi dengan baik boleh menyediakan pengasingan efektif pada frekuensi di bawah 1MHz.

C. Guna isolator optik Cara lain untuk memotong loop tanah adalah untuk menggunakan cahaya untuk mencapai penghantaran isyarat. Ini boleh dikatakan sebagai cara yang paling ideal untuk menyelesaikan masalah gangguan loop tanah. Terdapat dua kaedah untuk sambungan optik, satu adalah peranti optikoupler, dan yang lain adalah sambungan dengan serat optik. Kapensitasi parasit optokoupler adalah umumnya 2pf, yang boleh menyediakan isolasi yang baik pada frekuensi yang sangat tinggi. Fiber optik hampir tiada kapasitas parasit, tetapi ia lebih rendah daripada peranti optokoupler dalam terma pemasangan, penyelenggaran, dan kos.

D. Guna penyekitan mod biasa. Penggunaan mod-biasa tersedak pada kabel sambung sama dengan meningkatkan impedance loop tanah, sehingga di bawah tekanan tanah tertentu, arus loop tanah akan menurun. Tetapi perhatikan untuk mengawal kapasitas parasitik dalam mod biasa tersedak, jika tidak kesan izolasi pada gangguan frekuensi tinggi adalah sangat lemah. Semakin banyak pusingan mod biasa tersedak, semakin besar kapasitasi parasit dan semakin teruk kesan pengasingan frekuensi tinggi.

4.2 Penghapusan Pasangan Impedance umum Ada dua cara untuk menghapuskan pasangan impedance umum. Satu ialah untuk mengurangi pengendalian wayar tanah umum, sehingga tekanan pada wayar tanah umum juga mengurangi, dengan itu mengawal sambungan pengendalian umum. Kaedah lain adalah untuk menghindari wayar tanah biasa sirkuit yang mudah untuk mengganggu satu sama lain melalui pendaratan yang betul. Secara umum, menghindari wayar tanah umum sirkuit semasa yang kuat dan lemah, dan wayar tanah umum sirkuit digital dan sirkuit analog. Seperti yang disebutkan sebelumnya, masalah utama mengurangkan pengendalian wayar tanah adalah mengurangkan pengendalian wayar tanah. Ini termasuk menggunakan konduktor rata sebagai wayar tanah, dan menggunakan konduktor selari berbilang yang jauh terpisah sebagai wayar tanah. Untuk papan sirkuit cetak, meletakkan grid wayar tanah pada papan lapisan ganda boleh mengurangkan kemudahan wayar tanah secara efektif. Dalam papan berbilang lapisan, lapisan khas wayar tanah mempunyai impedance kecil, tetapi ia akan meningkatkan biaya papan sirkuit. . Kaedah pendaratan untuk menghindari penghalangan umum melalui kaedah pendaratan yang betul adalah pendaratan satu titik selari. Kegagalan pendaratan selari adalah bahawa terdapat terlalu banyak wayar mendarat. Oleh itu, pada praktek, tidak perlu semua sirkuit dihubungkan secara paralel dengan pendaratan titik tunggal. Untuk sirkuit yang kurang gangguan antara satu sama lain, pendaratan titik tunggal dalam siri boleh digunakan. Contohnya, sirkuit boleh diklasifikasikan mengikut isyarat kuat, isyarat lemah, isyarat analog, isyarat digital, dll., dan kemudian menggunakan pendaratan titik tunggal dalam sirkuit dalam sirkuit yang sama, dan pendaratan titik tunggal dalam selari untuk sirkuit jenis berbeza.

5. Ringkasan Alasan utama untuk gangguan elektromagnetik disebabkan oleh wayar tanah dalam PCB adalah impedance wayar tanah. Apabila arus mengalir melalui wayar tanah, tekanan akan dijana pada wayar tanah, yang merupakan bunyi tanah. Digerak oleh ketegangan ini, arus loop tanah akan dijana, membentuk gangguan loop tanah. Apabila dua sirkuit berkongsi bahagian tanah, sepasang impedance biasa terbentuk. Kaedah untuk menyelesaikan gangguan loop tanah termasuk memotong loop tanah, meningkatkan impedance loop tanah, dan menggunakan sirkuit yang seimbang. Kaedah untuk menyelesaikan pasangan impedance umum adalah untuk mengurangi impedance bahagian tanah umum, atau menggunakan pendaratan satu titik selari untuk menghapuskan impedance umum secara keseluruhan.