地線和電源線

第一部分、基本電源和地線的基本設計原則

地線和電源線的噪聲

（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，屏蔽箱體必須接地。否則，一旦發(fā)生漏電，人接觸時會觸電。

導線的高頻阻抗

導線越粗電阻越小，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，地線的電感會大幅增加，阻抗也會大幅增加，同時也會成為環(huán)狀天線。地線是較長直線時，也會成為天線。尤其地線出現(xiàn)環(huán)路時，地線的電感會大幅增加，阻抗也會大幅增加，同時也會成為環(huán)狀天線。地線是較長直線時，也會成為天線。因此，地線應盡量“短、粗、直”

大地是指？

大地并不見得非得是地球，尺寸比較大的導電體也可以作為大地，如飛機機體。下圖中，更低阻抗接到比較大的導電體的方案更好，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動作時會影響到回路B 和回路C

原則二：單點接地

所有的電路部分盡可能地一點接地。

即使共同阻抗非常小，但是仍然有影響。

單點接地效果更好

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，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電源的設計要求

AC電源線是個非常大的噪聲源！因為：

1、AC電源線連接著很多儀器設備，互為噪聲源（開關(guān)電涌，電流變化噪聲等）

2、AC電源線本身是個大天線，收噪聲發(fā)噪聲。

3、AC交流頻率本身也會成為噪聲。

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——不讓噪聲進入設備

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，保險絲，電泳吸收器，開關(guān)等

應該按什么順序連接？應注意什么？

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，如果能用一個電磁開關(guān)放在入口的話，如果能用一個電磁開關(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，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可通過噪聲。如果板子的噪聲特性要求較高時可通過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，盡量用一點接地，電源也盡量這樣做，不過電源的一點連接沒有地線的效果大。

?對高頻信號電路應大面積布地（信號線層的空處全布地，信號層的相對應的層盡量全布地），電源線也盡可能這樣做。實在不行可用多層板，中間層布成地和電源。

去耦電容的基本規(guī)則

去耦電容至少應有兩級。二級去耦電容要盡量靠近IC否則效果就會下降。

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：即傳導騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過導體傳播的電磁騷擾，叫傳導騷擾；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。

（即使水進不去，但電磁波能進去）

箱體上如果有凸出來的金屬部，會引入噪聲

屏蔽箱材料：

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

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