Технология PCB - подавление заземления при проектировании планшетов PCB

1. Definition of ground wire

In схема PCB design, Что такое заземление? The definition of the ground wire that everyone learns in textbooks is: the ground wire is an equipotential body used as the reference point of the circuit potential. Это определение не соответствует действительности. потенциал на реальной линии земли не постоянен. If you use a meter to measure the potential between the points on the ground line, вы обнаружите, что потенциал точек на линии может сильно измениться. Именно эти разности потенциалов привели к аномальной работе схемы. The definition of a circuit as an equipotential body is only people's expectation of ground potential. Генри Дал более реалистичное определение линии. He defined the ground wire as a low-impedance path for the signal to flow back to the source. определение подчеркнуло ток в заземлении. аccording to this definition, причина разности потенциалов в заземленной линии легко понять. Потому что сопротивление заземления никогда не будет нулевым, when a current passes through the finite impedance, падение напряжения. поэтому, we should imagine the potential on the ground wire as waves in the sea, один за другим.

2. сопротивление заземления

Говоря о разности потенциалов между точками на линии, вызванной сопротивлением линии, что может привести к неисправности схемы, многие люди считают невероятным: когда мы используем омметр для измерения сопротивления линии, сопротивление линии обычно находится на уровне миллиома. Как может произойти такое падение напряжения, когда ток протекает через столь маленькое сопротивление, что приводит к аномалии в работе схемы.

Механизмы наземных помех

3.1 общий импеданс помехи, когда две цепи соединяются на одном участке заземления, из - за сопротивления заземления потенциал заземления одной цепи модулируется рабочим током другой цепи. сигнал в этой цепи будет связан с другой схемой, которая называется общей импедансной связью.

в цифровых схемах из - за высокой частоты сигнала заземляющие линии обычно характеризуются большим сопротивлением. в это время, если различные схемы соединяются на одном участке, может возникнуть проблема связи с общим сопротивлением

4. Ground interference countermeasures

4.в проектирование PCB схема, ground loop countermeasures From the mechanism of ground loop interference, можно знать, что только уменьшение тока в заземляющем контуре, the ground loop interference can be reduced. Если ток в цепи заземления будет полностью устранен, the problem of ground loop interference can be completely solved. поэтому, we propose the following solutions to ground loop interference.

A. Floating the equipment at one end. если один конец цепи плавающий, the ground loop will be cut off, Таким образом, можно устранить ток в цепи заземления. But there are two issues that need to be paid attention to. Во - первых, по соображениям безопасности, circuits are often not allowed to float. сейчас, consider grounding the device through an inductor. такой, for 50Hz AC current equipment, сопротивление заземления очень маленькое, and for higher frequency interference signals, больше заземления оборудования, reducing the ground loop current. Но это только снижает высокочастотные помехи. Другая проблема, хотя оборудование и плавает, there is still a parasitic capacitance between the device and the ground. емкость будет обеспечивать низкое сопротивление при высокой частоте, so it cannot effectively reduce the high-frequency ground loop current.

использование трансформаторов для обеспечения связи между оборудованием. для отключения тока в заземлённом контуре используется магнитная цепь, соединяющая два устройства. Вместе с тем следует отметить, что паразитная емкость между первичными и вторичными трансформаторами по - прежнему обеспечивает путь к току в высокочастотном контуре заземления, поэтому метод изоляции трансформаторов менее эффективен, чем подавление тока в высокочастотном контуре заземления. одним из способов повышения эффективности высокочастотной изоляции трансформаторов является установка экранов между первичными и вторичными трансформаторами. Однако следует иметь в виду, что заземляющий конец экранной защиты от трансформаторов должен находиться в конце приемной цепи. В противном случае не только не повысится эффективность высокочастотной изоляции, но и усилится высокочастотная связь. Поэтому трансформаторы должны быть установлены на стороне устройства приёма сигналов. Хорошо защищенные трансформаторы могут обеспечивать эффективную изоляцию на частотах ниже 1 МГц.

С. другой способ отключения заземляющего контура с помощью светоотделителей заключается в использовании света для передачи сигналов. Это можно назвать идеальным способом решения проблемы помех в цепи заземления. оптическое соединение состоит из двух методов: оптических средств связи и оптических волоконно - оптических соединений. паразитная емкость оптической связи обычно составляет 2pf, что обеспечивает хорошую изоляцию при очень высоких частотах. на волоконно - оптических приборах практически нет паразитных емкостей, но они менее эффективны с точки зрения установки, обслуживания и затрат.

использование синфазного дросселя на соединительных кабелях равносильно увеличению сопротивления контуров заземления для контура заземления при определенном напряжении заземления

ток цепи уменьшится. Однако следует обратить внимание на паразитную емкость для регулирования синфазного дросселя, иначе помехи высокой частоты будут иметь плохой эффект изоляции. Чем больше синфазный дроссель, тем больше паразитная емкость, тем меньше эффект высокочастотной изоляции.

4.2 Elimination of common impedance coupling There are two ways to eliminate common impedance coupling. Во - первых, снижение сопротивления общей линии приземления, so that the voltage on the common ground wire is also reduced, связь с общим сопротивлением. Another method is to avoid the common ground wire of circuits that are easy to interfere with each other through proper grounding. В общем, avoid the common ground wire of strong and weak current circuits, общее заземление цифровых и аналоговых схем. As mentioned earlier, главная задача снижения сопротивления заземления - снизить индуктивность заземления. Это включает использование плоского проводника в качестве геоида, and using multiple parallel conductors that are far apart as a ground wire. печатная плата, laying a ground wire grid on a double-layer board can effectively reduce the ground wire impedance. в многослойной пластине, a special layer of ground wire has a small impedance, Но это увеличит затраты плата PCB’s resistance. себестоимость. The grounding method to avoid common impedance through proper grounding method is parallel single-point grounding. недостаток параллельного заземления - слишком много заземления. поэтому, in practice, не все цепи должны быть соединены с одной точкой. For circuits with less mutual interference, одноточечное последовательное заземление. For example, схема может быть классифицирована по сильному сигналу, weak signals, аналоговый сигнал, цифровой сигнал, сорт., and then use single-point grounding in series within similar circuits, одноточечное параллельное заземление с различными типами схем.