EMC设计中桥接的作用

在过去的几十年的硬件设计里，这个词对国人来说非常陌生，特别是我们50HZ、60HZ系统。

何谓桥接？维基百科中的解释是关于通讯网络协议的。桥接是指连接两个不同系统之间的桥梁，英文简称“bridged”，这个系统大到宇宙空间，小到微观空间个体。在电子领域更可以直接指不同的工作系统，不同的单个器件。简化模型如图1。

桥接的目的是什么？是为了两个系统之间产生物理或者电气连接，为了传输特定的媒介。在电子领域中就特指电荷，实战上是指有用信号，无用信号、各电源的传输。基于此，我们把桥接按实际实用分为三类：信号的桥接、电源的桥接、地的桥接。

1. 信号的桥接

信号桥接主要分为直流耦合桥接和交流耦合桥接。

此定义衍生于信号的直流耦合和交流耦合的传输方式的定义。直流耦合就是端到端的传输，而交流耦合是端到端高频成份的传输。此应用可以参考信号完整性部分的设计。如图2所示

2.电源的桥接

传统的硬件设计上不会采用，主要是我们EMC设计上有这个高频回流的设计应用。EMC设计中，为了提供最低阻抗回流路径和最小环路面积，会采用映像参考平面的设计，如图3所示，EMC的PCB设计中会让大部分的信号主动参考这个平面形成回流，这里不仅是指有用信号本身，还有无形的无用信号，对有用和无用信号采用双向控制设计。注意，对于高频回流设计，有用信号会最终通过数字地回流，但对无用信号，他只会寻找最低阻抗路径，所以一个完整的电源平面就会成为它的回流路径之一。

对于穿越两个不同直流电源平面的信号，为了保证他的回流，我们需要采用桥接设计，来实现高频回流。图4为示例。

有用信号因功能需要，必须通过数字地回流，实现功能上的接收采集，而对于无用信号，则不关心他是否有效识别和采集。

抛开有用信号，EMC更关心无用信号的回流，因为他不可控，处于黑暗之中，基于此，我们需要设计一条回路给他，即如图6。

在信号正对参考平面投影附近放置一个桥接器件，基于EMC的设计考虑，电源平面桥接只能采用电容来实现。电容值的大小选择是根据信号的基频决定的，为了保证他的谐波成份有效回流，你的电容的截止频率要小于信号频率的基频，原理就是让大于信号频率的信号从此桥接电容通过，其他的不允许通过。此位置可以保证最小的环路面积，实战运用中，可能会在一组线附近放置此桥接电容，原则就是集中、就近放置。

3.地的桥接

3.1模拟地与数字地之间的桥接

传统的硬件中都会要求模拟地与数字地之间需要严格分割开来，做到绝对的隔离，原理上讲，是担心数字地的背景噪声串扰到模拟地，引起模拟量的失真，从而无法采集模拟信号，另一方面高频信号串扰到模拟区，也会引起信号的失真。

基于上述的一些考虑，实际设计中大部分人都遵循这个原则。如果能严格避免EMC的相互串扰，那么对于模拟地是不需要过多的关心，只需要保证模拟区域绝对的独立，独立的电源系统，独立的信号处理，单一的模数信号进入数字区。如图7所示。

数字区与模拟区通过单一的信号来连接，这一拓扑结构在EMC实战中，非常有利于我们在两侧区域做对策，注意这时候的模拟地与数字地之间的桥接都是基于原理上的应用，比如PAI型滤波电路在两侧的运用。这时候的地桥接器件就主推磁珠，高频曲线好，在保证有用信号的同时，能对无用信号有很大的插入损耗，在保证电流的前提下，选择大阻抗值，比如1200Z。

3.2数字地与电源N（或者电源0点位）之间的桥接

现代隔离式开关电源已经应用广泛，通过隔离变压器实现电源前后级的隔离，在高频干扰通过之后，这种隔离线圈易饱和，即部分通过线圈间的分布电容直接流到次级，形成了通路，从而旁路了隔离效果。为了降低流干扰对后级电路的影响，从EMC角度我们需要就近提供一条高频回流路径，这一条路径就是我们要设计的数字地与N之间的桥接，通常采用电容桥接。在实战中，这一电容主要服务于EMC,但因为他的位置特殊，有一定的绝缘要求，所以在选型时采用高压电容，即Y电容／安规电容。

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审核编辑 黄宇