基本電源和地線的基本設(shè)計(jì)原則

第一部分、基本電源和地線的基本設(shè)計(jì)原則

地線和電源線的噪聲

理想的地線電阻為零，但現(xiàn)實(shí)中地線總是有一定的阻抗的。尤其是高頻信號時(shí)，地線的阻抗變化會(huì)增大，因而產(chǎn)生噪聲。 同樣的問題對電源線也一樣。當(dāng)?shù)鼐€噪聲嚴(yán)重的時(shí)候，電源噪聲一般也很嚴(yán)重。

（1）使地線的電位穩(wěn)定

（2）為了安全

地線和箱體接地的目的是什么？

尤其有高電壓（數(shù)十伏以上）的電路時(shí)，屏蔽箱體必須接地。否則，一旦發(fā)生漏電，人接觸時(shí)會(huì)觸電。

導(dǎo)線的高頻阻抗

導(dǎo)線越粗電阻越小，但如果長度太長的話，由于電感效果而使得阻抗也會(huì)增加電感效果而產(chǎn)生的阻抗。電感效果而產(chǎn)生的阻抗尤其地線出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，地線的電感會(huì)大幅增加，阻抗也會(huì)大幅增加，同時(shí)也會(huì)成為環(huán)狀天線。地線是較長直線時(shí)，也會(huì)成為天線。尤其地線出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，地線的電感會(huì)大幅增加，阻抗也會(huì)大幅增加，同時(shí)也會(huì)成為環(huán)狀天線。地線是較長直線時(shí)，也會(huì)成為天線。因此，地線應(yīng)盡量“短、粗、直”

大地是指？

大地并不見得非得是地球，尺寸比較大的導(dǎo)電體也可以作為大地，如飛機(jī)機(jī)體。下圖中，更低阻抗接到比較大的導(dǎo)電體的方案更好，b要比a好。

原則一：不要做出共通阻抗

回路A是回路B和回路C的共通阻抗。回路A動(dòng)作時(shí)會(huì)影響到回路B 和回路C

原則二：單點(diǎn)接地

所有的電路部分盡可能地一點(diǎn)接地。

即使共同阻抗非常小，但是仍然有影響。

單點(diǎn)接地效果更好

原則三：空的地方盡可能地布成地或穩(wěn)定的電源右邊為非走線區(qū)域GND覆銅，有明顯改善。

雙層板時(shí)，一般一面空白處全布成地，另一面布電源和信號線。四層以上的PCB板，一般都會(huì)把GND和電源做成內(nèi)電層，改善回路阻抗。 第二部分、AC電源的設(shè)計(jì)要求AC電源線是個(gè)非常大的噪聲源！因?yàn)椋?1、AC電源線連接著很多儀器設(shè)備，互為噪聲源（開關(guān)電涌，電流變化噪聲等） 2、AC電源線本身是個(gè)大天線，收噪聲發(fā)噪聲。 3、AC交流頻率本身也會(huì)成為噪聲。 日本AC電源的品質(zhì)： 紅：最高電壓 綠：平均電壓 黑：最低電壓 紫：頻率X2Hz

AC電源浪涌噪聲

AC噪聲的基本對策——不讓噪聲進(jìn)入設(shè)備

AC濾波器特性

變壓器噪聲 變壓器分兩種：安全絕緣變壓器和噪聲對策變壓器安全絕緣變壓器未必噪聲特性就好。 變壓器噪聲：一般的AC電源變壓器頻率低因而尺寸大，所以耦合電容也很大，通過靜電誘導(dǎo)噪聲就可以穿過去。

1. 變壓器1級卷線和2級卷線加屏蔽 效果一般 2. 變壓器 + 電源濾波器 效果很好 3. 使用濾波型變壓器 效果最好

AC 電源布線變壓器，電源濾波器，保險(xiǎn)絲，電泳吸收器，開關(guān)等 應(yīng)該按什么順序連接？應(yīng)注意什么？ 一般的排列順序：

問題：電源濾波器前的布線長，成為噪聲天線 。 開關(guān)產(chǎn)生的電泳噪聲直接傳到外面影響別的裝置。 正確的AC布線方法1、電源濾波器前的布線要盡可能短。 2、箱內(nèi)的電線盡量用對雙絞線。 3、電線盡量沿墻壁走，有屏蔽效果。 4、電線加絕緣套。 5、電線不可以做出大的環(huán)路。 6、如果電源功率要求不大可用插口電源濾波器，這樣的話電泳吸收器放在其后。 7、如果必須要把開關(guān)離開AC入口的話，如果能用一個(gè)電磁開關(guān)放在入口的話，如果能用一個(gè)電磁開關(guān)放在AC入口附近那就最好了。

8、AC電源的噪聲主要是共模噪聲，共模噪聲濾波器的電容必須接地才能把共模噪聲放到地線去。因此，一定不要讓AC電源濾波器的地和儀器中信號的地線之間擁有共同阻抗。否則，AC電源的共模噪聲就會(huì)引到信號中去。

第三部分、直流電源和地廣義的直流電源有兩種： 線性電源：—簡單但效率低 開關(guān)DC電源：效率高但噪聲大 儀器中電路板較多時(shí)，每塊電路板分別使用DC電平轉(zhuǎn)換對抑制各板間噪聲的相互影響有好處

板內(nèi)電源 choke coil（KK）：扼流圈

引入地：來自接口插座的地線 引入的地線有ripple噪聲。如果板子的噪聲特性要求較高時(shí)可通過噪聲。如果板子的噪聲特性要求較高時(shí)可通過Choke Coil （KK）后再連到板內(nèi)。 引出電源：通過接口插座向板外部引出的電源有時(shí)需要通過Choke Coil （KK ）后再把電源引出。

? 電路板中的電源線和地線要盡可能使它們的共通阻抗小。 ?對低頻模擬信號電路，盡量用一點(diǎn)接地，電源也盡量這樣做，不過電源的一點(diǎn)連接沒有地線的效果大。 ?對高頻信號電路應(yīng)大面積布地（信號線層的空處全布地，信號層的相對應(yīng)的層盡量全布地），電源線也盡可能這樣做。實(shí)在不行可用多層板，中間層布成地和電源。 去耦電容的基本規(guī)則 去耦電容至少應(yīng)有兩級。二級去耦電容要盡量靠近IC否則效果就會(huì)下降。

第四部分、儀器箱體和布線電磁騷擾傳播或耦合，通常分為兩大類：即傳導(dǎo)騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過導(dǎo)體傳播的電磁騷擾，叫傳導(dǎo)騷擾；通過空間傳播的電磁騷擾，叫輻射騷擾。

上圖傳染病的模型非常近似：

1、要盡量減少箱體上的孔和縫

最值得注意的是箱體的開門縫隙，及箱板間的縫隙。 （即使水進(jìn)不去，但電磁波能進(jìn)去）

箱體上如果有凸出來的金屬部，會(huì)引入噪聲

屏蔽箱材料： 原則上只要是導(dǎo)電性材料都可以，如金屬板，金屬薄膜，屏蔽金屬網(wǎng)，導(dǎo)電塑料。

走線要越短越好 ? 信號線的往返兩根線要越接近越好 ? 盡量用對繞線 ? 不要形成環(huán)路 ? 相互容易產(chǎn)生影響的線盡量使它們直交 ?使用束線和排線時(shí)要盡可能地短，容易相互影響的信號線不要臨近，不同的排線不要平行使用束線和排線時(shí)要盡可能地短，容易相互影響的信號線不要臨近，不同的排線不要平行 ? 特別要注意的是：AC 線不要和其它線接近

審核編輯：郭婷