1. Định nghĩa của dây đất Dây đất trên bảng PCB là gì? Định nghĩa của dây mặt đất mà mọi người đều học trong sách giáo khoa là: dây mặt đất là đẳng thế đóng vai trò là điểm tham chiếu tiềm năng của mạch. Định nghĩa này không phù hợp với tình hình thực tế. Điện thế trên đường nối đất thực tế không phải là hằng số. Nếu bạn đo điện thế giữa các điểm trên dây mặt đất bằng đồng hồ, bạn sẽ thấy rằng điện thế có thể thay đổi đáng kể ở mỗi điểm trên dây mặt đất. Đó là những khác biệt tiềm năng gây ra hoạt động bất thường của mạch. Định nghĩa về mạch điện là đẳng thế chỉ đơn giản là những gì mọi người mong đợi từ điện thế địa. Henry đưa ra một định nghĩa thực tế hơn về đường mặt đất, mà ông định nghĩa là: đường trở kháng thấp mà tín hiệu chảy trở lại nguồn. Dòng điện trong dây nối đất được đánh dấu trong định nghĩa này. Theo định nghĩa này, thật dễ dàng để hiểu nguyên nhân của sự chênh lệch điện thế trong đường mặt đất. Bởi vì trở kháng của dây nối đất không bao giờ bằng không, điện áp giảm xảy ra khi dòng điện chạy qua trở kháng hữu hạn. Do đó, chúng ta nên tưởng tượng rằng điện thế trên đường mặt đất giống như sóng trong đại dương, từng cái một.
2. Trở kháng của dây mặt đất Khi nói đến sự khác biệt về điện thế giữa các điểm trên dây mặt đất do trở kháng của dây mặt đất gây ra, nhiều người cảm thấy không thể tưởng tượng được: khi chúng ta đo điện trở của dây mặt đất bằng đồng hồ ohm, điện trở của dây mặt đất có xu hướng ở mức miliohm, Làm thế nào một dòng điện chạy qua một điện trở nhỏ như vậy, có thể có một sự sụt giảm điện áp lớn như vậy, dẫn đến mạch hoạt động bất thường. Để hiểu vấn đề này, trước tiên chúng ta phải phân biệt hai khái niệm khác nhau về điện trở và trở kháng dây. Điện trở là điện trở của dây dẫn đối với dòng điện ở trạng thái DC, và trở kháng là điện trở của dây dẫn đối với dòng điện ở trạng thái AC. Điện trở chủ yếu là do cảm ứng của dây dẫn. Bất kỳ dây nào cũng có điện cảm và khi tần số cao, trở kháng của dây lớn hơn nhiều so với điện trở DC. Trong mạch thực tế, tín hiệu gây nhiễu điện từ có xu hướng là tín hiệu xung, trong khi tín hiệu xung có thành phần tần số cao phong phú, do đó điện áp lớn hơn sẽ được tạo ra trên đường đất. Đối với các mạch kỹ thuật số, các mạch hoạt động ở tần số rất cao, vì vậy trở kháng dây mặt đất có ảnh hưởng rất lớn đến các mạch kỹ thuật số. Nếu bạn xem gần đúng trở kháng tại 10Hz là điện trở DC, bạn có thể thấy rằng khi tần số đạt 10MHz, đối với dây dài 1 mét, trở kháng của nó gấp 1000 đến 100.000 lần điện trở DC. Vì vậy, đối với dòng điện tần số vô tuyến, khi dòng điện chạy qua đường đất, điện áp giảm rất nhiều. Như bạn cũng có thể thấy từ bảng, tăng đường kính của dây rất hiệu quả trong việc giảm điện trở DC, nhưng hiệu quả hạn chế trong việc giảm trở kháng AC. Nhưng khi nói đến khả năng tương thích điện từ, mối quan tâm là trở kháng AC. Để giảm trở kháng AC, một cách hiệu quả là kết nối nhiều dây song song. Khi hai dây được kết nối song song, tổng độ tự cảm L là: L=(L1+M)/2; Trong đó L1 là điện cảm của một dây đơn và M là tương cảm giữa hai dây. Như bạn có thể thấy từ công thức, khi hai dây cách xa nhau, sự tương tác giữa chúng là rất nhỏ, với tổng điện cảm bằng một nửa điện cảm của một dây duy nhất. Do đó, chúng ta có thể giảm trở kháng đất bằng cách sử dụng nhiều đường nối đất. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khoảng cách giữa nhiều dây điện không nên quá gần nhau. Cơ chế gây nhiễu dây nối đất 3.1 Gây nhiễu mạch nối đất Do trở kháng dây nối đất, điện áp sẽ được tạo ra trên dây nối đất khi dòng điện chạy qua dây nối đất. Khi dòng điện lớn hơn, điện áp này có thể lớn hơn. Ví dụ, khi một thiết bị công suất cao được kích hoạt gần đó, dòng điện mạnh sẽ chảy qua dây đất. Dòng điện này tạo ra dòng điện trong cáp kết nối giữa hai thiết bị. Do sự mất cân bằng của mạch, dòng điện trên mỗi dây là khác nhau và do đó tạo ra một điện áp chế độ vi sai có thể ảnh hưởng đến mạch. Vì nhiễu này được tạo ra bởi dòng điện vòng lặp được hình thành bởi cáp và dây mặt đất, nó trở thành nhiễu vòng lặp mặt đất. Dòng điện trong mạch nối đất cũng có thể được cảm nhận bởi trường điện từ bên ngoài.3.2 Trở kháng phổ biến gây nhiễu Khi hai mạch chia sẻ một đường nối đất, điện thế nối đất của một mạch sẽ được điều chế bởi dòng điện làm việc của mạch khác do trở kháng của đường nối đất. Các tín hiệu trong mạch này được ghép vào mạch khác và khớp nối này được gọi là khớp nối trở kháng chung. Trong các mạch kỹ thuật số, các đường đất thường có trở kháng lớn do tần số cao của tín hiệu. Tại thời điểm này, nếu có các mạch khác nhau chia sẻ một đoạn đường nối đất, vấn đề ghép nối đồng trở kháng có thể xảy ra. Giả sử mức đầu ra của cổng 1 thay đổi từ cao xuống thấp, điện dung ký sinh trong mạch (đôi khi có điện dung lọc ở đầu vào của cổng 2) sẽ được xả qua cổng 1 đến dây mặt đất. Dòng xả sẽ tạo ra điện áp đỉnh trên dây nối đất do trở kháng của dây nối đất. Nếu đầu ra của Cổng 3 là thấp tại thời điểm này, điện áp đỉnh sẽ được truyền đến đầu vào của Cổng 3 và đầu vào của Cổng 4. Nếu biên độ của điện áp đỉnh này vượt quá ngưỡng cửa 4, nó sẽ gây ra sự cố cửa 4.4. Các biện pháp đối phó nhiễu đường dây mặt đất 4.1 Các biện pháp đối phó vòng lặp mặt đất Từ cơ chế gây nhiễu vòng lặp mặt đất, có thể thấy rằng miễn là giảm dòng điện trong vòng lặp mặt đất, bạn có thể giảm nhiễu vòng lặp mặt đất. Nếu dòng điện trong mạch nối đất có thể được loại bỏ hoàn toàn, vấn đề nhiễu mạch nối đất có thể được giải quyết hoàn toàn. Do đó, chúng tôi đề xuất các giải pháp sau đây để giải quyết nhiễu mạch nối đất. 1) Thiết bị nổi ở một đầu Nếu mạch ở một đầu nổi, mạch nối đất bị cắt, do đó dòng mạch nối đất có thể được loại bỏ. Nhưng có hai vấn đề cần lưu ý. Một là vì lý do an toàn, mạch thường không cho phép nổi. Trong trường hợp này, hãy xem xét nối đất thiết bị bằng cuộn cảm. Bằng cách này, trở kháng mặt đất của thiết bị dòng điện xoay chiều 50Hz là nhỏ, và đối với tín hiệu nhiễu tần số cao hơn, trở kháng lưới mặt đất của thiết bị là tương đối lớn, do đó làm giảm dòng mạch mặt đất. Nhưng làm như vậy chỉ có thể làm giảm sự can thiệp của nhiễu tần số cao vào mạch mặt đất. Một vấn đề khác là mặc dù thiết bị nổi, điện dung ký sinh vẫn tồn tại giữa thiết bị và mặt đất. Điện dung này cung cấp trở kháng thấp hơn ở tần số cao hơn và do đó không thể giảm hiệu quả dòng mạch nối đất tần số cao. 2) Sử dụng máy biến áp để đạt được kết nối giữa d