基本電源和地線(xiàn)的基本設(shè)計(jì)原則 AC電源的設(shè)計(jì)要求

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第一部分、基本電源和地線(xiàn)的基本設(shè)計(jì)原則

地線(xiàn)和電源線(xiàn)的噪聲

理想的地線(xiàn)電阻為零，但現(xiàn)實(shí)中地線(xiàn)總是有一定的阻抗的。尤其是高頻信號(hào)時(shí)，地線(xiàn)的阻抗變化會(huì)增大，因而產(chǎn)生噪聲。 同樣的問(wèn)題對(duì)電源線(xiàn)也一樣。當(dāng)?shù)鼐€(xiàn)噪聲嚴(yán)重的時(shí)候，電源噪聲一般也很?chē)?yán)重。

（1）使地線(xiàn)的電位穩(wěn)定

（2 ）為了安全

地線(xiàn)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(shí)，屏蔽箱體必須接地。否則，一旦發(fā)生漏電，人接觸時(shí)會(huì)觸電。

導(dǎo)線(xiàn)的高頻阻抗

導(dǎo)線(xiàn)越粗電阻越小，但如果長(zhǎng)度太長(zhǎng)的話(huà)，由于電感效果而使得阻抗也會(huì)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(xiàn)出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，地線(xiàn)的電感會(huì)大幅增加，阻抗也會(huì)大幅增加，同時(shí)也會(huì)成為環(huán)狀天線(xiàn)。地線(xiàn)是較長(zhǎng)直線(xiàn)時(shí)，也會(huì)成為天線(xiàn)。尤其地線(xiàn)出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，地線(xiàn)的電感會(huì)大幅增加，阻抗也會(huì)大幅增加，同時(shí)也會(huì)成為環(huán)狀天線(xiàn)。地線(xiàn)是較長(zhǎng)直線(xiàn)時(shí)，也會(huì)成為天線(xiàn)。因此，地線(xiàn)應(yīng)盡量“短、粗、直”

大地是指？

大地并不見(jiàn)得非得是地球，尺寸比較大的導(dǎo)電體也可以作為大地，如飛機(jī)機(jī)體。下圖中，更低阻抗接到比較大的導(dǎo)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?；芈稟動(dòng)作時(shí)會(huì)影響到回路B 和回路C

原則二：?jiǎn)吸c(diǎn)接地

所有的電路部分盡可能地一點(diǎn)接地。

即使共同阻抗非常小，但是仍然有影響。

單點(diǎn)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(xiàn)區(qū)域GND覆銅，有明顯改善。

雙層板時(shí)，一般一面空白處全布成地，另一面布電源和信號(hào)線(xiàn)。四層以上的PCB板，一般都會(huì)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(shè)計(jì)要求

AC電源線(xiàn)是個(gè)非常大的噪聲源！因?yàn)椋?/p>

1、AC電源線(xiàn)連接著很多儀器設(shè)備，互為噪聲源（開(kāi)關(guān)電涌，電流變化噪聲等）

2、AC電源線(xiàn)本身是個(gè)大天線(xiàn)，收噪聲發(fā)噪聲。

3、AC交流頻率本身也會(huì)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(duì)策——不讓噪聲進(jìn)入設(shè)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(duì)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(guò)靜電誘導(dǎo)噪聲就可以穿過(guò)去。

1. 變壓器1級(jí)卷線(xiàn)和2級(jí)卷線(xiàn)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(xiàn)

變壓器，電源濾波器，保險(xiǎn)絲，電泳吸收器，開(kāi)關(guān)等

應(yīng)該按什么順序連接？應(yīng)注意什么？

一般的排列順序：

問(wèn)題：電源濾波器前的布線(xiàn)長(zhǎng)，成為噪聲天線(xiàn) 。

開(kāi)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(xiàn)方法

1、電源濾波器前的布線(xiàn)要盡可能短。

2、箱內(nèi)的電線(xiàn)盡量用對(duì)雙絞線(xiàn)。

3、電線(xiàn)盡量沿墻壁走，有屏蔽效果。

4、電線(xiàn)加絕緣套。

5、電線(xiàn)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(huà)電泳吸收器放在其后。

7、如果必須要把開(kāi)關(guān)離開(kāi)AC入口的話(huà)，如果能用一個(gè)電磁開(kāi)關(guān)放在入口的話(huà)，如果能用一個(gè)電磁開(kāi)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(xiàn)去。因此，一定不要讓AC電源濾波器的地和儀器中信號(hào)的地線(xiàn)之間擁有共同阻抗。否則，AC電源的共模噪聲就會(huì)引到信號(hào)中去。

?第三部分、直流電源和地

廣義的直流電源有兩種：

線(xiàn)性電源：—簡(jiǎn)單但效率低

開(kāi)關(guān)DC電源：效率高但噪聲大?

儀器中電路板較多時(shí)，每塊電路板分別使用DC電平轉(zhuǎn)換對(duì)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(lái)自接口插座的地線(xiàn)

引入的地線(xiàn)有ripple噪聲。如果板子的噪聲特性要求較高時(shí)可通過(guò)噪聲。如果板子的噪聲特性要求較高時(shí)可通過(guò)Choke Coil （KK）后再連到板內(nèi)。

引出電源：通過(guò)接口插座向板外部引出的電源有時(shí)需要通過(guò)Choke Coil （KK ）后再把電源引出。

? 電路板中的電源線(xiàn)和地線(xiàn)要盡可能使它們的共通阻抗小。

?對(duì)低頻模擬信號(hào)電路，盡量用一點(diǎn)接地，電源也盡量這樣做，不過(guò)電源的一點(diǎn)連接沒(méi)有地線(xiàn)的效果大。

?對(duì)高頻信號(hào)電路應(yīng)大面積布地（信號(hào)線(xiàn)層的空處全布地，信號(hào)層的相對(duì)應(yīng)的層盡量全布地），電源線(xiàn)也盡可能這樣做。實(shí)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(yīng)有兩級(jí)。二級(jí)去耦電容要盡量靠近IC否則效果就會(huì)下降。

第四部分、儀器箱體和布線(xiàn)

電磁騷擾傳播或耦合，通常分為兩大類(lèi)：即傳導(dǎo)騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過(guò)導(dǎo)體傳播的電磁騷擾，叫傳導(dǎo)騷擾；通過(guò)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(kāi)門(mén)縫隙，及箱板間的縫隙。

（即使水進(jìn)不去，但電磁波能進(jìn)去）

箱體上如果有凸出來(lái)的金屬部，會(huì)引入噪聲

屏蔽箱材料：

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

走線(xiàn)要越短越好

? 信號(hào)線(xiàn)的往返兩根線(xiàn)要越接近越好

? 盡量用對(duì)繞線(xiàn)

? 不要形成環(huán)路

? 相互容易產(chǎn)生影響的線(xiàn)盡量使它們直交

?使用束線(xiàn)和排線(xiàn)時(shí)要盡可能地短，容易相互影響的信號(hào)線(xiàn)不要臨近，不同的排線(xiàn)不要平行使用束線(xiàn)和排線(xiàn)時(shí)要盡可能地短，容易相互影響的信號(hào)線(xiàn)不要臨近，不同的排線(xiàn)不要平行

? 特別要注意的是：AC 線(xiàn)不要和其它線(xiàn)接近

編輯：黃飛