咨询应用工程师：关于Wire

Q. 小信号电路中短长度铜的电阻肯定不重要吗？

A. 考虑一个具有 16 kohms 输入阻抗的 5 位 A/D 转换器。假设其输入的信号导体由 10 cm 的典型 PC 轨道组成 - 0.25 mm （0.010“） 宽和 0.038 mm （0.0015”） 厚。在室温下，这将具有大约 0.18 欧姆的电阻，略小于 2 x 2-165 科姆;这引入了满量程2 LSB的增益误差。

有人可能会争辩说，如果PC轨道更宽，问题就会减少 - 事实上，在模拟电路中，使用宽轨道几乎总是更好;但许多布局绘图员（和PC设计程序）更喜欢信号导体的最小宽度轨道。在任何情况下，计算轨道电阻及其在每个可能导致问题的位置的影响尤为重要。

Q. 电路板底部额外宽度的轨道与金属的电容不会引起问题吗？

答：很少。尽管PC轨道的电容很重要（即使在为低频设计的电路中，因为低频电路可以在HF处寄生振荡），并且应始终进行评估，但如果以前不存在较宽轨道的额外电容，则不太可能引起问题。如果有问题，可以移除小面积的接地层以降低接地电容。

问：拿着它！什么是接地层？

一个。如果PCB的整个侧面（或一整层，在多层PCB的情况下）由用作接地的连续铜组成，则称为“接地层”。它将具有任何接地配置中尽可能小的电阻和电感。如果系统使用接地层，则不太可能遇到接地噪声问题。

问：我听说接地层很难制造。

答：二十年前，这有一定的道理。如今，聚碳酸酯粘合剂、阻焊剂和波峰焊技术的改进使地平面 PCB 的制造成为常规操作。

Q. 您说使用接地层的系统“不太可能”遇到接地噪声问题。它不能解决哪些剩余的地面噪声问题？

A.具有接地噪声的系统的基本电路如图所示。即使使用接地层，电阻和电感也不会为零，如果外部电流源足够强，也会破坏精密信号。

通过布置PCB，使高电流不会在接地电压可能破坏精密信号的区域流动，可以将问题降至最低。有时，接地层中的断路或槽可以将大接地电流从敏感区域转移，但接地层中的断路也可以将信号重新路由到敏感区域，因此必须谨慎使用该技术。

Q. 我如何知道接地层中存在哪些压降？

A.它们通常应该被测量;但是，有时可以根据接地层材料的电阻（标准 1 盎司铜的电阻为 0.45 MoHms/平方）和电流流过的长度来计算它们，但计算可能很复杂。在直流和低频（dc-50 kHz）下，可以使用仪表放大器（如AMP-02或AD620）测量压降。

放大器设置为增益为1，000，并连接到增益为5 mV/div的示波器。放大器可以由与被测电路相同的电源供电，也可以由其自身的电源供电，但放大器的接地、其电源（如果分开）和示波器必须连接到被测电路的电源接地。

然后，可以通过将探头施加到接地平面上任何两点之间的电压来测量这些点。放大器增益和示波器灵敏度的组合使测量灵敏度为5 μV/div。放大器噪声会使示波器走线膨胀到约3 μV宽的频带，但仍有可能以约1 μV的分辨率进行测量，足以识别大多数低频接地噪声问题;鉴定是治愈的80%。

问：执行此测试时是否有任何注意事项？

A.任何使探头引线穿线的交变磁场都会在其中感应电压。这可以通过将探头短路在一起（并电阻接地以提供偏置电流路径）并观察示波器走线来测试;通过重新定位引线或采取措施消除磁场，可以最大限度地减少由感应拾取引起的交流波形。还必须确保放大器的接地连接到系统接地;没有此连接，没有偏置电流返回路径的放大器将无法工作;接地还可确保此连接不会干扰正在测量的电流分布。

Q. 如何测量高频接地噪声？

A.很难制造出合适的宽带宽仪表放大器，因此在HF和VHF中，无源探头更合适。它由一个铁氧体环形线圈（6-8 mm OD）绕组组成，绕有两个线圈，每个线圈6-10匝。一个线圈连接到频谱分析仪的输入端，另一个连接到探头，以构成高频隔离变压器。

该测试与LF测试类似，但频谱分析仪将噪声显示为幅度-频率图。虽然这与时域信息不同，但噪声源可能更容易通过其频率特征识别;此外，与宽带示波器相比，使用频谱分析仪可提供至少 60 dB 的灵敏度。

Q. 导线的电感呢？

A.在较高频率下，不应忽视导线和PC轨道引线的电感。以下是计算直线电感和线路电感的一些近似值。

例如，1 cm 的 0.25 mm 轨道的电感为 10 nH。

但感抗通常比杂散磁通切割感性环路和感应电压的问题要小得多;环路面积必须最小化，因为电压与其成正比。在有线电路中，使用双绞线很容易做到这一点。

在电路板中，引线和返回路径应靠得很近;布局中相当小的变化通常会将影响降至最低。

在该电路中，互感将来自高电平源A的能量耦合到低电平电路B中。

减少面积和增加间距将最大限度地减少影响。

通常，所需要的只是最小化环路面积并最大化潜在干扰环路之间的距离。偶尔需要磁屏蔽，但它价格昂贵且容易造成机械损坏;尽可能避免它。

审核编辑：郭婷