pcb走线的地线信号干扰问题

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1、PCB地线干扰及抑制对策来源：作者：发布时间：2007-07-04 在电子产品的PCB设计中，抑制或防止地线干扰是需要考虑的最主要问题之一。而许多初学者不了解地线干扰的成因，因此对解决地线干扰问题也就束手无策了。所谓干扰，必然是发生在不同的单元电路、部件或系统之间，而地线干扰是指通过公用地线的方式产生的信号干扰。注意这里所提到的信号，通常是指交流信号或者跳变信号。地线干扰的形式很多，有人把它归结成两类：地线环路干扰、公共阻抗干扰，我认为应该还要加上地线环路的电磁偶合干扰，因此是三类。下图可以很好的说明三类地线干扰的成因。A1、A2是级联的两个放大电路。由于PCB设计的客观原因，各个电路单元在不

2、同的板面位置，它们之间的连线必然有一定的长度，这就形成了导线（铜铂）电阻。导线的直流电阻虽然很小，大多数情况都可以忽略，但是对于交流信号来说，其感抗成分就不可以忽略不记，尤其是频率比较高的时候更是如此。地线同样是导线，因此同样存在阻抗，因此上图中的地线J、K、L、M、N，就不可以简单的看成是等电位连线了，应该把它们各自看成一个电抗元件。有了这个基本概念，就很容易理解三种地线干扰了。一、地环路干扰如图所示，由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压。当电流较大时，这个电压可以很大。例如附近有大功率用电器启动时，会在地线在中流过很强的电流。比如上图中的“B单元电路”的地线电流，流经

3、地线K、L、（M、J、N），到达接地零点。由于电路的不平衡性，每根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成影响。具体的说就是“B单元电路”的地线电流，在J、N、L、M形成的“地线环路”中，对放大器A1和A2造成了影响。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的，因此成为地环路干扰。（本文是E道理www.edaoli.com原创技术文章，转载请标明出处。）二、地环路电磁耦合干扰在实际电路的PCB上，J、N、L、M形成的“地线环路”将包围一定的面积，根据电磁感应定律，如果这个环路所包围的面积中有变化的磁场存在，就会在环路中产生感生电流，形成干扰。空间磁场的变化无处不在，于是包围的面积越

4、大干扰就越严重。三、公共阻抗干扰认真考察上图所示的电路结构，我们将发现，J、N、L、M中，有一条连接是多余的，随便去除其一，仍然可以满足各个接地点的连通关系，同时又可以消除地线环路。那么，将哪一条连线去除比较合理呢？这时就要考虑另一类的干扰问题——公共阻抗干扰。①去除J：这是最差的方案。J去除后地线环路似乎消失了，可是另一个更可怕的环路又形成了（I、N、L、M），其中I是信号线，因此干扰比原来有线J时还要严重。②去除M：环路消失，但是我们发现，此时放大器A2的地线电流需要流过J、N到达接地零点，注意N段是A1和A2共同的接地线，因此A2接地电流在N上形成的电压降就加到了A1上，形成干扰。这种因

5、共用一段地线而形成的干扰称为“公共阻抗干扰”。③去除L：不仅不能解决A2与A1之间的公共阻抗干扰问题，还引起了“B单元电路”与A1、A2之间的公共阻抗干扰问题。④去除N：看来这是最后的方法。其实这样做将使M成为A1、A2的“公用阻抗”，同样形成干扰。还是存在问题！但是，我们注意到，此法中的干扰是A1对A2的干扰，A2是后级，工作信号强度远大于A1，因此A1对A2的干扰，很难造成不良后果。最合理的走线方案是：去除N，然后将M的下端直接连到“接地信号零点”上。四、小结地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗，当电流流过地线时，会在地线上产生电压，这就是地线噪声。在这个电压的驱动下，会产生地线环路电

6、流，形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时，会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路，增加地环路的阻抗，使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗，或采用并联单点接地，彻底消除公共阻抗我们知道数字电路的如果处理不当的话，地线和电源线会有很大的噪声电压，请回答者说明原因和处理办法数字电路工作时会瞬间吸取很大的电流,这些瞬变电流流过电源线和地线时,由于电源线和地线电感的存在,会产生较大的反冲电压,这就是观察到的噪声电压.减小这些噪声电压的方法一是减小电源线和地线的电感,如使用网格地,地线面,电源线面等,另一个方法是在电源线上使用适当的解耦电容原因：主要是数字电路电

7、流是突变的，这种突变的直流电流可以分解为很多频率的交流电流的叠加（频谱很宽），这些电流流经电源线和地线时，就产生了一个交流压降，这个压降加在信号源上噪声电压。另一方面，电源线和地线时与信号线之间存在杂散电容和杂散电感，将噪声耦合到信号上。解决办法：1.尽量增加电源线和地线截面积，以减小电阻。2.用大电解电容进行电源滤波。再有就是再设计电路板时，尽量减小杂散电容和杂散电感的产生l