淺談EMC設(shè)計中的接地問題

　　EMC，包括EMI/ESD的問題，通常80-90%與接地設(shè)計有關(guān)。而最容易出現(xiàn)EMI/ESD問題的就是所謂模擬、數(shù)字及電源等接地分區(qū)以及接地方式。

　　其實分割地的問題對EMC設(shè)計來講本來不應該是個問題，分割地其實并不應該是EMC設(shè)計的要求。但是，相信大家一定讀了不少的有關(guān)EMC設(shè)計的書籍?？梢赃@么說，有些EMC書籍中，大講什么分割模擬地、數(shù)字地以及電源部分等在EMC設(shè)計中的重要性，以及如何進行模擬、數(shù)字及電源等部分的分區(qū)及分區(qū)的EMC設(shè)計。從某種意義上說，其實是本末倒置，沒有真正理解接地及EMC設(shè)計的精髓。

　　根據(jù)筆者的經(jīng)驗，在與輸出端口相連的情況下，在初次設(shè)計時，分割地-比如模擬音響地與系統(tǒng)地單點接地-出現(xiàn)EMI/ESD問題的幾率幾乎是100%。（這句話真心很實在）

　　從理論上講，地線分區(qū)違背了EMC設(shè)計的最基本準則。但是在某些情況下，不同電路及地線的分區(qū)又是必須的，這是為什么呢？

　　首先，我們應該先理解為什么地線分區(qū)違背了EMC設(shè)計的最基本準則。

　　所謂的“地“其實主要分為兩類：安全地和信號地。

　　安全地通常是指設(shè)備通過低阻通路連接到我們說到的大地（Earth）的地線。I 類設(shè)備中的金屬外殼通常是連接到安全地，然后通過電源地線連接到大地。安全地，顧名思義，通常與設(shè)備的可接觸金屬部分連接，為設(shè)備提供安全保護，防止觸電事故發(fā)生的。 II類設(shè)備中，因為沒有安全地，其所有的接地都可被認為是信號地。對于信號地，通常又被劃分為什么數(shù)字地、模擬地及電源地等。在有安全地時，通常情況下，是跟信號地相短接的。

　　請?zhí)貏e注意：EMC中EMI噪聲和ESD放電點荷都是參考于大地（Earth）的！

　　通常，地線分區(qū)是要滿足和保證電路性能的設(shè)計要求。比如在音頻電路中，為保證音頻信號的低噪聲提高保真度，模擬信號地會跟數(shù)字信號地分開并在電源端單點接地以避免開關(guān)信號對模擬電路產(chǎn)生干擾。再比如在某些高精度數(shù)據(jù)采集電路中，如果采集的模擬信號非常微弱，模擬地不與數(shù)字地分開，數(shù)字開關(guān)噪聲甚至會將微弱的模擬信號淹沒而無法分辨采集放大。因此，地線分區(qū)是電路抗干擾設(shè)計的基本要求。

　　但對于EMC設(shè)計，一個很重要的設(shè)計原則就是要提供一個保證高頻信號鏡像返回電流的低阻而連續(xù)的返回路徑。否則，高頻電流只能自己尋找路徑繞行返回。這樣一則會增大返回電流密度，二則增加電流的環(huán)路面積，其結(jié)果都會增加電路的EMI的輻射強度，降低電路的抗干擾性能。

　　因此，線路板的層數(shù)越少，地線層越不容易完整， EMC的設(shè)計越困難。由于成本的限制，我曾見過2層線路版的機頂盒設(shè)計。雖然元件密度很高，但對于單純排版布線走通是沒多大問題，然而對EMC設(shè)計工程師來講，將會面臨極大挑戰(zhàn)。