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Q. 小信號(hào)電路中短長(zhǎng)度銅的電阻肯定不重要嗎？

A. 考慮一個(gè)具有 16 kohms 輸入阻抗的 5 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。假設(shè)其輸入的信號(hào)導(dǎo)體由 10 cm 的典型 PC 軌道組成 - 0.25 mm （0.010“） 寬和 0.038 mm （0.0015”） 厚。在室溫下，這將具有大約 0.18 歐姆的電阻，略小于 2 x 2-165 科姆;這引入了滿量程2 LSB的增益誤差。

有人可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，如果PC軌道更寬，問(wèn)題就會(huì)減少 - 事實(shí)上，在模擬電路中，使用寬軌道幾乎總是更好;但許多布局繪圖員（和PC設(shè)計(jì)程序）更喜歡信號(hào)導(dǎo)體的最小寬度軌道。在任何情況下，計(jì)算軌道電阻及其在每個(gè)可能導(dǎo)致問(wèn)題的位置的影響尤為重要。

Q. 電路板底部額外寬度的軌道與金屬的電容不會(huì)引起問(wèn)題嗎？

答：很少。盡管PC軌道的電容很重要（即使在為低頻設(shè)計(jì)的電路中，因?yàn)榈皖l電路可以在HF處寄生振蕩），并且應(yīng)始終進(jìn)行評(píng)估，但如果以前不存在較寬軌道的額外電容，則不太可能引起問(wèn)題。如果有問(wèn)題，可以移除小面積的接地層以降低接地電容。

問(wèn)：拿著它！什么是接地層？

一個(gè)。如果PCB的整個(gè)側(cè)面（或一整層，在多層PCB的情況下）由用作接地的連續(xù)銅組成，則稱為“接地層”。它將具有任何接地配置中盡可能小的電阻和電感。如果系統(tǒng)使用接地層，則不太可能遇到接地噪聲問(wèn)題。

問(wèn)：我聽(tīng)說(shuō)接地層很難制造。

答：二十年前，這有一定的道理。如今，聚碳酸酯粘合劑、阻焊劑和波峰焊技術(shù)的改進(jìn)使地平面 PCB 的制造成為常規(guī)操作。

Q. 您說(shuō)使用接地層的系統(tǒng)“不太可能”遇到接地噪聲問(wèn)題。它不能解決哪些剩余的地面噪聲問(wèn)題？

A.具有接地噪聲的系統(tǒng)的基本電路如圖所示。即使使用接地層，電阻和電感也不會(huì)為零，如果外部電流源足夠強(qiáng)，也會(huì)破壞精密信號(hào)。

通過(guò)布置PCB，使高電流不會(huì)在接地電壓可能破壞精密信號(hào)的區(qū)域流動(dòng)，可以將問(wèn)題降至最低。有時(shí)，接地層中的斷路或槽可以將大接地電流從敏感區(qū)域轉(zhuǎn)移，但接地層中的斷路也可以將信號(hào)重新路由到敏感區(qū)域，因此必須謹(jǐn)慎使用該技術(shù)。

Q. 我如何知道接地層中存在哪些壓降？

A.它們通常應(yīng)該被測(cè)量;但是，有時(shí)可以根據(jù)接地層材料的電阻（標(biāo)準(zhǔn) 1 盎司銅的電阻為 0.45 MoHms/平方）和電流流過(guò)的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算它們，但計(jì)算可能很復(fù)雜。在直流和低頻（dc-50 kHz）下，可以使用儀表放大器（如AMP-02或AD620）測(cè)量壓降。

放大器設(shè)置為增益為1，000，并連接到增益為5 mV/div的示波器。放大器可以由與被測(cè)電路相同的電源供電，也可以由其自身的電源供電，但放大器的接地、其電源（如果分開(kāi)）和示波器必須連接到被測(cè)電路的電源接地。

然后，可以通過(guò)將探頭施加到接地平面上任何兩點(diǎn)之間的電壓來(lái)測(cè)量這些點(diǎn)。放大器增益和示波器靈敏度的組合使測(cè)量靈敏度為5 μV/div。放大器噪聲會(huì)使示波器走線膨脹到約3 μV寬的頻帶，但仍有可能以約1 μV的分辨率進(jìn)行測(cè)量，足以識(shí)別大多數(shù)低頻接地噪聲問(wèn)題;鑒定是治愈的80%。

問(wèn)：執(zhí)行此測(cè)試時(shí)是否有任何注意事項(xiàng)？

A.任何使探頭引線穿線的交變磁場(chǎng)都會(huì)在其中感應(yīng)電壓。這可以通過(guò)將探頭短路在一起（并電阻接地以提供偏置電流路徑）并觀察示波器走線來(lái)測(cè)試;通過(guò)重新定位引線或采取措施消除磁場(chǎng)，可以最大限度地減少由感應(yīng)拾取引起的交流波形。還必須確保放大器的接地連接到系統(tǒng)接地;沒(méi)有此連接，沒(méi)有偏置電流返回路徑的放大器將無(wú)法工作;接地還可確保此連接不會(huì)干擾正在測(cè)量的電流分布。

Q. 如何測(cè)量高頻接地噪聲？

A.很難制造出合適的寬帶寬儀表放大器，因此在HF和VHF中，無(wú)源探頭更合適。它由一個(gè)鐵氧體環(huán)形線圈（6-8 mm OD）繞組組成，繞有兩個(gè)線圈，每個(gè)線圈6-10匝。一個(gè)線圈連接到頻譜分析儀的輸入端，另一個(gè)連接到探頭，以構(gòu)成高頻隔離變壓器。

該測(cè)試與LF測(cè)試類似，但頻譜分析儀將噪聲顯示為幅度-頻率圖。雖然這與時(shí)域信息不同，但噪聲源可能更容易通過(guò)其頻率特征識(shí)別;此外，與寬帶示波器相比，使用頻譜分析儀可提供至少 60 dB 的靈敏度。

Q. 導(dǎo)線的電感呢？

A.在較高頻率下，不應(yīng)忽視導(dǎo)線和PC軌道引線的電感。以下是計(jì)算直線電感和線路電感的一些近似值。

例如，1 cm 的 0.25 mm 軌道的電感為 10 nH。

但感抗通常比雜散磁通切割感性環(huán)路和感應(yīng)電壓的問(wèn)題要小得多;環(huán)路面積必須最小化，因?yàn)殡妷号c其成正比。在有線電路中，使用雙絞線很容易做到這一點(diǎn)。

在電路板中，引線和返回路徑應(yīng)靠得很近;布局中相當(dāng)小的變化通常會(huì)將影響降至最低。

在該電路中，互感將來(lái)自高電平源A的能量耦合到低電平電路B中。

減少面積和增加間距將最大限度地減少影響。

通常，所需要的只是最小化環(huán)路面積并最大化潛在干擾環(huán)路之間的距離。偶爾需要磁屏蔽，但它價(jià)格昂貴且容易造成機(jī)械損壞;盡可能避免它。

審核編輯：郭婷