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商品详细描述
在PCB设计中,尤其是在高频电路中,经常会遇到由于地线干扰而引起的一些不规律、不正常的现象。本文对地线产生干扰的原因进行分析,详细介绍了地线产生干扰的三种类型,并根据实际应用中的经验提出了解决措施。这些抗干扰方法在实际应用中取得了良好的效果,使一些系统在现场成功运行。
在单片机系统中,PCB(印制电路板)是用来支撑电路元件,并提供电路元件和器件之间电气连接的重要组件,PCB导线多为铜线,铜自身的物理特性也导致其在导电过程中必然存在一定的阻抗,导线中的电感成分会影响电压信号的传输,电阻成分则会影响电流信号的传输,在高频线路中电感的影响尤为严重,因此,在PCB设计中必须注意和消除地线阻抗所带来的影响。
1 产生干扰的原因
电阻与阻抗两个不同的概念。电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。由于地线总是存在阻抗,因此用万用表测量地线时,地线的电阻一般是mmΩ级。
以PCB上一段长10 cm、宽1.5 mm,厚度为50μm的导线为例,通过计算可得到其阻抗的大小。R=ρL/s(Ω),式中L为导线长度(m),s为导线截面积(mm2),ρ为电阻率ρ=0.02,因此该导线电阻值约为0.026 Ω。
当一段导线与其他导线远离并且其长度远大于宽度时,导线的自感量为0.8 μH/m,那么10 cm长的导线的电感量是0.08μH。再由下面的公式求出导线感抗:XL=2πfL,下式中,f为导线通过信号的频率(Hz),L为单位长度导线的自感量(H)。所以分别计算出该导线在低频和高频下的感抗值:

在实际电路中,造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号,脉冲信号包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。通过以上的公式计算可以看出,在低频信号传输中导线电阻大于导线感抗,对于数字电路,电路的工作频率很高,在高频信号中导线感抗要远大于导线电阻。因此,地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。这就是电流流过小电阻时产生大压降,导致电路工作异常的原因。
在单片机系统中,PCB(印制电路板)是用来支撑电路元件,并提供电路元件和器件之间电气连接的重要组件,PCB导线多为铜线,铜自身的物理特性也导致其在导电过程中必然存在一定的阻抗,导线中的电感成分会影响电压信号的传输,电阻成分则会影响电流信号的传输,在高频线路中电感的影响尤为严重,因此,在PCB设计中必须注意和消除地线阻抗所带来的影响。
1 产生干扰的原因
电阻与阻抗两个不同的概念。电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。由于地线总是存在阻抗,因此用万用表测量地线时,地线的电阻一般是mmΩ级。
以PCB上一段长10 cm、宽1.5 mm,厚度为50μm的导线为例,通过计算可得到其阻抗的大小。R=ρL/s(Ω),式中L为导线长度(m),s为导线截面积(mm2),ρ为电阻率ρ=0.02,因此该导线电阻值约为0.026 Ω。
当一段导线与其他导线远离并且其长度远大于宽度时,导线的自感量为0.8 μH/m,那么10 cm长的导线的电感量是0.08μH。再由下面的公式求出导线感抗:XL=2πfL,下式中,f为导线通过信号的频率(Hz),L为单位长度导线的自感量(H)。所以分别计算出该导线在低频和高频下的感抗值:

在实际电路中,造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号,脉冲信号包含丰富的高频成分,因此会在地线上产生较大的电压。通过以上的公式计算可以看出,在低频信号传输中导线电阻大于导线感抗,对于数字电路,电路的工作频率很高,在高频信号中导线感抗要远大于导线电阻。因此,地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。这就是电流流过小电阻时产生大压降,导致电路工作异常的原因。
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