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良好接地是抑制EMI的有效手段

發(fā)布時(shí)間:2019-04-18 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地,從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí),接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段,當(dāng)某種原因引起的相線(xiàn)(如電線(xiàn)絕緣不良,線(xiàn)路老化等)和設(shè)備外殼碰觸時(shí),設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線(xiàn)到大地,從而起到保護(hù)作用。
 
1 為什么要接地呢?
 
接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地,從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí),接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段,當(dāng)某種原因引起的相線(xiàn)(如電線(xiàn)絕緣不良,線(xiàn)路老化等)和設(shè)備外殼碰觸時(shí),設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)PE線(xiàn)到大地,從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展,在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求了。比如在通信系統(tǒng)中,大量設(shè)備之間信號(hào)的互連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn)‘地’作為信號(hào)的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化,信號(hào)頻率越來(lái)越高,因此,在接地設(shè)計(jì)中,信號(hào)之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注,否則,接地不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近,高速信號(hào)的信號(hào)回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。
 
2 地線(xiàn)引發(fā)干擾問(wèn)題的原因
 
良好接地是抑制EMI的有效手段
 
首先要區(qū)分開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)的電阻與阻抗兩個(gè)不同的概念。電阻指的是在直流狀態(tài)下導(dǎo)線(xiàn)對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗,而阻抗指的是交流狀態(tài)下導(dǎo)線(xiàn)對(duì)電流的阻抗,這個(gè)阻抗主要是由導(dǎo)線(xiàn)的電感引起的。任何導(dǎo)線(xiàn)都有電感,當(dāng)頻率較高時(shí),導(dǎo)線(xiàn)的阻抗遠(yuǎn)大于直流電阻。在實(shí)際電路中,該干擾的信號(hào)往往是脈沖信號(hào),脈沖信號(hào)包含豐富的高頻成分,因此會(huì)在地線(xiàn)上產(chǎn)生較大的電壓。對(duì)于數(shù)字電路而言,干擾的頻率是很高的,因此地線(xiàn)阻抗對(duì)數(shù)字電路的影響是十分可觀(guān)的。所以地線(xiàn)是等電位的假設(shè)不成立。
 
再看一下地平面電勢(shì)模型,可以更直觀(guān)理解到地平面電勢(shì)的分布情況。
 
良好接地是抑制EMI的有效手段
 
增加導(dǎo)線(xiàn)的直徑對(duì)于減小直流電阻是十分有效的,但對(duì)于減少交流阻抗的作用很有限。在EMC中,人們最關(guān)心的是交流阻抗。為了減少交流阻抗,可以選擇用金屬結(jié)構(gòu)件來(lái)作為不完整地平面的補(bǔ)充以降低地平面阻抗。地勢(shì)的不平衡是引起地面噪聲的主要原因,所以我們要找對(duì)策,借助機(jī)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn),盡量接地,使之電勢(shì)平衡。
 
PCB每一個(gè)大面積的地,預(yù)留一個(gè)可接地點(diǎn)
 
如:可借助鐵殼接地的主板
 
良好接地是抑制EMI的有效手段
 
當(dāng)PCB主板不借助鐵殼接地時(shí),因電勢(shì)不平衡引起地面噪聲,會(huì)有比較強(qiáng)的噪聲干擾,測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
 
良好接地是抑制EMI的有效手段
 
當(dāng)PCB主板借助鐵殼接地時(shí),地平面電勢(shì)較平衡,噪聲就減少了,測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
 
良好接地是抑制EMI的有效手段
 
眾所周知,輻射干擾有三要素:干擾源、耦合路徑和敏感源,針對(duì)這三要素,抑制EMI的基本措施有屏蔽、濾波和接地,因此良好接地只是抑制EMI的方式之一,也可根據(jù)整改設(shè)備的復(fù)雜程度,綜合運(yùn)用這些措施。對(duì)于EMC方面,接地的好壞會(huì)直接影響到設(shè)備內(nèi)部和外部的電磁兼容性,這篇小作希望能給大家?guī)?lái)一種對(duì)良好接地的思考,起到拋磚引玉的作用。
 
本文轉(zhuǎn)載自 韜略科技EMC
 
 
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