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PCB中防止共阻抗干扰的地线设计解析
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2017-11-28
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电子电路中，共阻抗干扰对电路的正常工作带来很大影响。在PCB电路设计中，尤其在高频电路的PCB设计中，必须防止地线的共阻抗所带来的影响。通过对共阻抗干扰形式的分析，详细介绍一点接地在电子电路中，特别是在高频电路中对共阻抗干扰的抑制作用，以及采用一点接地防止共阻抗应注意的问题。
同时对PCB板内地线布局的主要形式和要求进行了简要阐述。
0前言
在电子电路中，多数元器件都要通过地线形成回路，线设计合理与否，直接影响电路的工作。尽可能地降低由于地线设计不和理产生对信号传输的干扰。
在电路图中，接地常用符号
来表示，表示电路中的零电位，并用来作为电路的其他各点的公共参考点。电路的各点电压、电流和信号电平的大小均是以地线作为基准电压来表示的。在阅读电路图和理解电路工作状态时，常把地线和各接地点之间视作无电位差的零电位点。而在实际电路工作中，由于地线的阻抗（电阻、电感）的存在，会产生一定的电位差。这些电位差的存在，必然对电路的工作带来影响。在PCB设计中必须注意和消除地线阻抗的影响。
1地线对电路产生干扰的形式
1. 1全电流共阻抗干扰
如图1中，电路1和电路2通过公用地线AB与电源形成回路。线段AB可等效为一个电阻和电感的串联回路，因而形成共阻抗效应。在工作时，电路1、2的电流变动，将引起A点电位变化，使电路1、2相互产生干扰。如电路2有输出至电路3，干扰也将窜入电路3中，因此形成全电流共阻抗干扰。
例如有一段长为10cm，宽为1. 5cm的印制导线，其铜箔厚度为50微米，导线电阻为：
若ρ= 0. 02，则R约为0. 026Ω。当电路1工作在低频时，电路的交变电流为1A，则在这段印制导线上约产生0.026V的交变电压降而作用在电路2上。在高频时，地线的共阻抗干扰，主要以导线的电感为主。当一段导线长度远大于其宽度时，导线的自感量可按0. 8微亨/米计算。同样一段长10cm的导线，当其通过的工作频率为30MHz时，此段导线所呈现的感抗RL= 2πL≈16Ω。可见在频率升高时，导线的感抗将比导线本身的电阻要大几个数量级。即使导线中流过很小的高频电流，如为10mA，在导线上将产生0.16V的高频电压。因而，对于高频电路，在制作PCB时，印制导线要尽可能短，以减少导线感抗对电路带来的损耗与干扰。
图1地线共阻抗干扰
同时对PCB板内地线布局的主要形式和要求进行了简要阐述。
0前言
在电子电路中，多数元器件都要通过地线形成回路，线设计合理与否，直接影响电路的工作。尽可能地降低由于地线设计不和理产生对信号传输的干扰。
在电路图中，接地常用符号
来表示，表示电路中的零电位，并用来作为电路的其他各点的公共参考点。电路的各点电压、电流和信号电平的大小均是以地线作为基准电压来表示的。在阅读电路图和理解电路工作状态时，常把地线和各接地点之间视作无电位差的零电位点。而在实际电路工作中，由于地线的阻抗（电阻、电感）的存在，会产生一定的电位差。这些电位差的存在，必然对电路的工作带来影响。在PCB设计中必须注意和消除地线阻抗的影响。1地线对电路产生干扰的形式
1. 1全电流共阻抗干扰
如图1中，电路1和电路2通过公用地线AB与电源形成回路。线段AB可等效为一个电阻和电感的串联回路，因而形成共阻抗效应。在工作时，电路1、2的电流变动，将引起A点电位变化，使电路1、2相互产生干扰。如电路2有输出至电路3，干扰也将窜入电路3中，因此形成全电流共阻抗干扰。
例如有一段长为10cm，宽为1. 5cm的印制导线，其铜箔厚度为50微米，导线电阻为：
若ρ= 0. 02，则R约为0. 026Ω。当电路1工作在低频时，电路的交变电流为1A，则在这段印制导线上约产生0.026V的交变电压降而作用在电路2上。在高频时，地线的共阻抗干扰，主要以导线的电感为主。当一段导线长度远大于其宽度时，导线的自感量可按0. 8微亨/米计算。同样一段长10cm的导线，当其通过的工作频率为30MHz时，此段导线所呈现的感抗RL= 2πL≈16Ω。可见在频率升高时，导线的感抗将比导线本身的电阻要大几个数量级。即使导线中流过很小的高频电流，如为10mA，在导线上将产生0.16V的高频电压。因而，对于高频电路，在制作PCB时，印制导线要尽可能短，以减少导线感抗对电路带来的损耗与干扰。
图1地线共阻抗干扰
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