PCB Блог - метод анализа и подавления помех заземления в проводах на панелях PCB

1.. Definition of ground wire
What is a ground wire on панель PCB? линия горизонта, которую каждый учит в учебниках, определяется как линия горизонта как эквипотенциальный потенциал, используемый в качестве отправной точки для потенциала цепи. Это определение не соответствует действительности. потенциал на фактической линии приземления неизменяем. если использовать прибор для измерения потенциала между точками на линии приземления, вы обнаружите, что потенциал каждой точки заземления может сильно измениться. Именно эти разности потенциалов приводят к аномальной работе схемы. цепь это определение эквипотенциального тела только ожидание земного потенциала. Генри Дал более реалистичное определение линии, Он определяет заземление как: поток сигнала обратно к низкому сопротивлению истока. ток в заземленной линии выделен в этом определении. по этому определению, причина разности потенциалов заземления легко понять. Потому что сопротивление заземления никогда не будет нулевым, когда ток протекает через конечное сопротивление, падение напряжения. поэтому, Мы должны представить потенциал на заземленной линии, как волны в море, один за другим.

2.. The impedance of the ground wire
When it comes to the potential difference between the points on the ground wire caused by the impedance of the ground wire, Многие считают это невероятным: когда мы измеряем сопротивление земной линии омметром, сопротивление заземления обычно миллиом, как же такое падение напряжения возникает, когда ток протекает через такой маленький резистор?, приводить к аномалии в работе схемы. понять этот вопрос, Мы должны сначала различать два разных понятия сопротивления и сопротивлений проводов.. сопротивление - Сопротивление провода к току в постоянном режиме, импеданс - Сопротивление провода к току в режиме переменного тока, это в основном вызвано индуктивностью проводов. индуктивность любого провода, И когда частота выше, сопротивление провода гораздо больше постоянного. в реальной цепи, сигнал, вызывающий электромагнитные помехи, обычно импульсный, импульсный сигнал содержит богатую высокочастотную составляющую, Поэтому на заземленной линии создаётся большее напряжение. цифровая схема, частота работы схемы очень высокая, Поэтому сопротивление заземления сильно влияет на Цифровые схемы. если сопротивление 10Hz приближено к постоянному сопротивлению, можно заметить, что, когда частота достигает 10 МГц, провод длиной в 1 метр, его полное сопротивление от 1000 до 100,сопротивление постоянного тока в тысячу раз. то же самое относится и к радиочастотному току, при прохождении тока через заземленную линию, падение напряжения. из таблицы видно также, что увеличение диаметра проводов очень эффективно снижает сопротивление постоянного тока, но эффект на снижение сопротивления переменному току ограничен. но в отношении электромагнитной совместимости, Люди обеспокоены сопротивлением переменного тока. снижение сопротивления переменному току, эффективный способ соединения нескольких проводов параллельно. при соединении двух проводов, the total inductance L is: L = ( L1 + M ) / 2. где L 1 - однопроводная индуктивность, М - это взаимная индукция между двумя проводниками. из формулы видно, что два провода находятся далеко друг от друга, их взаимность очень мала, полная индуктивность соответствует половине однопроводной индуктивности. поэтому, Мы можем снизить сопротивление заземления по нескольким заземленным линиям. Но следует отметить, что расстояние между несколькими проводами не может быть слишком близко.

3... Ground wire interference mechanism
3.1 Ground loop interference
Because of the ground wire impedance, при прохождении тока через заземленную линию, напряжение на заземленной линии. когда ток больше, это напряжение может быть больше. например, при запуске электроника большой мощности вблизи, сильный ток пройдет через заземляющий провод. Этот ток генерирует ток в кабеле связи между двумя устройствами. из - за несбалансированности цепи, разница тока на корню провода, Поэтому создаётся дифференциальное напряжение мод, это повлияет на цепь. Потому что эти помехи возникают из электрического тока в цепи, образующейся из кабеля и заземления, она стала помехой в цепи заземления. ток в цепи заземления также может быть индуцирован внешним электромагнитным полем.

3.2 Common Impedance Interference
When two circuits share a ground wire, из - за сопротивлений заземления потенциал заземления одной цепи будет модулирован рабочим током другой цепи. сигнал в одной цепи связан с другой, Эта связь называется сопротивлением. в цифровых схемах, из - за высокой частоты сигнала, заземление обычно имеет большое сопротивление. сейчас, если есть разные схемы с общим заземлением, возможная проблема связи с общим сопротивлением. Допустим, уровень выхода на вентиль% 1 снижается с высоты, the parasitic capacitance in the circuit (sometimes there is a filter capacitor at the input of gate 2) will discharge to the ground wire through gate 1. полное сопротивление заземления, пиковое напряжение на линии приземления. Если выход из двери 3 ниже, пиковое напряжение будет передано на выход к двери 3 и на входной конец двери 4... Если амплитуда пикового напряжения превышает пороговый уровень шума 4, это приведет к неисправности двери 4.

4. Ground wire interference countermeasures
4.1. реакция контура заземления: механизм помех из заземляющего контура может быть снижен, если только снижается ток в заземляющем контуре. Если ток в цепи заземления будет полностью устранен, можно полностью решить проблему помех в цепи приземления. поэтому, мы предлагаем следующие решения для устранения помех в цепи заземления:.
1) Floating the equipment at one end If the circuit at one end is floated, заземленный контур отключен, Таким образом, можно устранить ток в цепи заземления. Но есть два вопроса, которые требуют внимания. Во - первых, по соображениям безопасности, схема обычно не допускает плавления. В таком случае, рассмотреть возможность заземления устройства через индуктор. такой, полное заземление устройства переменного тока 5.0Hz очень маленькое, и сигналы помех с более высокой частотой, относительное заземление оборудования, Это уменьшает ток в цепи заземления. Но это только снижает помехи в заземляющем контуре высокой частоты. Другая проблема, хотя оборудование и плавает, паразитная емкость между оборудованием и заземлением сохраняется. Эта емкость обеспечивает низкое сопротивление при высокой частоте и поэтому не может эффективно снижать ток в цепи заземления высокой частоты.
2) Use the transformer to realize the connection between the devices. соединение двух устройств с магнитной цепью, Это может отключать ток в цепи заземления. Однако, Следует отметить, что паразитная емкость между первичными и вторичными трансформаторами по - прежнему обеспечивает путь к току в высокочастотной цепи заземления, Поэтому метод изоляции трансформаторов снижает эффективность подавления тока в высокочастотном контуре заземления. один из способов повышения эффективности высокочастотной изоляции трансформаторов - установить экранирование между первичными и вторичными трансформаторами. Однако, необходимо иметь в виду, что заземляющий конец экранирующего слоя изолирующего трансформатора должен находиться в приемном конце цепи. иначе, Это не только не может улучшить эффект высокочастотной изоляции, но также обостряет высокочастотную связь. поэтому, трансформаторы должны быть установлены сбоку устройства приёма сигналов. Хорошо экранированный трансформатор может обеспечивать эффективную изоляцию на частотах ниже 1мHz.
3) Using an optical isolator Another way to cut off the ground loop is to use light to transmit signals. Это можно назвать идеальным решением проблемы помех в цепи заземления. есть два способа оптического соединения:, прибор с оптической связью, другое - волоконно - оптическое соединение. паразитная емкость светосвязи обычно составляет 2pf, Это может обеспечить хорошую сегрегацию при очень высоких частотах. волоконно - оптическая емкость почти не паразитная, Но они лучше оптических ответвлений, ремонт, себестоимость.
4) Using a common mode choke coil The use of a common mode choke coil on the connecting cable is equivalent to increasing the impedance of the ground loop, уменьшать ток контура заземления под действием определённого напряжения заземления. Но обратите внимание на паразитную ёмкость регулируемого синфазного дросселя, В противном случае, изоляция высокочастотных помех имеет плохой эффект. степень синфазного дросселя, Чем больше паразитная емкость, тем больше разность высокочастотной изоляции.
4.2 Eliminate common impedance coupling
There are two ways to eliminate the common impedance coupling. одно из них - снижение сопротивления общей линии земли, Таким образом, напряжение на общей линии земли также снижается, Таким образом, управление общественным импедансом. другой способ - это общее заземление цепей, способных избежать помех, с помощью надлежащих методов приземления. обычно, необходимо избегать разделения заземления между сильными и слабыми электрическими схемами, общий заземление цифровых и аналоговых схем. Как отмечалось выше, снижение сопротивления заземления - Это уменьшение индуктивности заземления. Это включает в себя заземление с помощью плоского проводника и параллельного проводника с несколькими интервалами. печатная плата, прокладка заземленной сетки на двойной доске может эффективно снизить сопротивление заземления. Хотя слой используется в качестве линии в многослойных пластинах, его сопротивление очень маленькое., Но это увеличит стоимость платы. . способ приземления, позволяющий избежать общих сопротивлений при надлежащем заземлении, состоит в соединении одной точки с другой. недостаток параллельного заземления - слишком много заземленных проводов. поэтому, фактически, не все схемы должны быть заземлены в одной параллельной точке. схема с меньшими помехами, одноточечное последовательное заземление. например, схема может быть классифицирована по сильному сигналу, слабый сигнал, аналоговый сигнал, цифровой сигнал, сорт., затем в аналогичных схемах используется последовательное одноточечное заземление, параллельное одноточечное заземление для различных типов схем.
5. Summary
The main reason for the electromagnetic interference caused by the ground wire is the impedance of the ground wire. при прохождении тока через заземленную линию, напряжение на заземленной линии, Что такое шум заземления. управляемый напряжением, ток контура заземления, приводить к помехам в цепи заземления. когда две цепи соединяются на одном участке, возникает связь с общим сопротивлением. способ устранения помех в цепи заземления - отключение контура заземления, увеличение сопротивления контура заземления, совмещенный балансный контур. Решение проблемы связи с общественным сопротивлением - это снижение сопротивления общественным линиям, или использовать одноточечное параллельное заземление, чтобы полностью устранить общее сопротивление панель PCB.