GND 連接電壓電勢(shì)差異

在繪制原理圖時(shí)，人們對(duì)系統(tǒng)接地回路（或 GND）符號(hào)總是有些想當(dāng)然。GND 符號(hào)遍及原理圖的各個(gè)角落，而且原理圖假定不同的 GND 在印刷電路板 （PCB） 上都將處在相同的電勢(shì)下。事實(shí)上，經(jīng)過 GND 阻抗的電流會(huì)在 PCB 上的 GND 連接之間創(chuàng)建電壓差。單端 dc 電路對(duì)這些 GND 壓差尤其敏感，因?yàn)轭A(yù)期的單端電路可轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘蛛娐?，?dǎo)致輸出誤差。

我們以以下所示標(biāo)準(zhǔn)非反相放大器電路為例加以說明。在輸入電源 VIN 和輸入電阻器 RI 的 GND 電勢(shì)相等時(shí)，適用于我們熟悉的電路增益 1+RF/RI。因此，100mV 輸入信號(hào)乘以 10V/V 增益，就等于 1V 的輸出。

在下圖所示電路中，輸入電源 GND 與 RI GND 連接之間已插入一個(gè)電壓源 VGND2。結(jié)果 = 修改的傳輸函數(shù) + VGND2 電壓 × - RF/RI 反相電路增益。10mV 的 GND 電勢(shì)差可將所需 1V 輸出降低 90mV，降至 0.91V。與所需的 1V 輸出相比，這相當(dāng)于 9% 的相對(duì)誤差。

在以下所示電路中，當(dāng)輸出電壓參考第三個(gè) GND 電勢(shì) VGND3 時(shí)，傳輸函數(shù)會(huì)進(jìn)一步受到影響。VGND3 電壓將直接從前一個(gè)輸出傳輸函數(shù)中減去。所以與所需的 1V 輸出相比，20mV VGND3 電壓可將輸出電壓降至 890mV，相當(dāng)于 11% 的誤差。

使用適當(dāng)?shù)?PCB 布局技術(shù)使電路輸入電源、輸入電阻器以及輸出電壓的 GND 處于相同的電勢(shì)下，這樣可減少以上兩個(gè)實(shí)例中出現(xiàn)的問題。最佳解決方案是使用常見的“星形”GND 方法使重要的 GND 連接在物理上相互靠近。這將降低在 GND 連接之間產(chǎn)生的 PCB 阻抗，進(jìn)而可減少它們之間的任何電壓電勢(shì)差異。在以下所示示例電路原理圖與布局中，輸入電源、輸出電壓與輸入電阻器的 GND 連接都在 PCB 的頂層挨著。這可防止單端電路變成差分電路！

總之，下次您有任何 dc 電路性能問題時(shí)，請(qǐng)檢查所有重要 GND 連接的電壓電勢(shì)是否都相等。