電路分享:DC/DC轉換器的接地環路設計
發布時間:2014-08-22 責任編輯:willwoyo
【導讀】很多工程師肯定遇見這種情況:meigedianluzaiceshitaishangkenengbiaoxianhenhao,danxitongzhengtixingnengquewangwangdabudaogegedianludexingnengxiaoguo,zheshiweihe?yuanyinzhuyaojiuzaixitongzhonggegedianludezhengtijiedixitongshifouwanshan。zuoweigongchengshixuyaofeichangqingchumeigedianluruhejiedi,cainenggenghaodeshejichuxingnenghaodedianlu。
DC/DCzhuanhuanqiweizhenggexitongzhongdegegedianlugongdian。jinguanmeigedianluzaiceshitaishangkenengbiaoxianhenhao,danxitongzhengtixingnengquewangwangdabudaogegedianludexingnengxiaoguo。weishenme?youxuduoqianzaiyinsu,erxitongzhonggegedianludezhengtijiedixitongshishouyaoyuanyin。shejishixuyaofeichangqingchumeigedianluruhejiedi,xitongzhongshifoucunzaijiedihuanlu。
當兩個電路和/或係統之間存在一個以上對地連接時就構成了接地環路。重複接地通道相當於形成一個接收接口信號的環形天線(電流通過接地電阻轉換成電壓)。接收接地環路感應電壓的後果是,隨著感應電壓的疊加造成係統對地基準電壓不穩。這些感應噪聲電壓會成為整個係統響應的一部分!
此(ci)外(wai),接(jie)地(di)環(huan)路(lu)形(xing)成(cheng)一(yi)條(tiao)共(gong)用(yong)線(xian),導(dao)致(zhi)接(jie)地(di)電(dian)流(liu)經(jing)一(yi)個(ge)以(yi)上(shang)通(tong)道(dao)回(hui)到(dao)係(xi)統(tong)對(dui)地(di)端(duan)接(jie)地(di)極(ji)原(yuan)點(dian)。例(li)如(ru),多(duo)台(tai)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)電(dian)源(yuan)通(tong)過(guo)公(gong)共(gong)辦(ban)公(gong)布(bu)線(xian)配(pei)置(zhi)中(zhong)的(de)接(jie)地(di)彼(bi)此(ci)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),但(dan)也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)布(bu)線(xian)連(lian)接(jie)。因(yin)此(ci),計(ji)算(suan)機(ji)彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)往(wang)往(wang)通(tong)過(guo)一(yi)條(tiao)以(yi)上(shang)接(jie)地(di)通(tong)道(dao)連(lian)接(jie)。多(duo)台(tai)計(ji)算(suan)機(ji)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)多(duo)條(tiao)接(jie)地(di)通(tong)道(dao)時(shi),其(qi)形(xing)成(cheng)的(de)配(pei)置(zhi)稱(cheng)為(wei)“接地環路”。每當出現接地環路時,接地基準點會接收疊加信號,形成係統幹擾和噪聲。
當係統中的某些組件由不同的地線,而不是係統中其他組件供電,或係統中兩個電路之間對地電位不一樣時,測量、通信或視頻係統會產生接地環路。通常,對地連接的電位差會造成電流流動。這樣會調製電路輸入,正常輸入中出現其他信號。圖1所示例子中,兩個接地儀器通過信號線接地,以及主地線互連。這種情況下,線路中1A電流會在兩個儀器接地點之間形成0.1V電壓差。

圖1典型的接地環路
由於儀器之間存在電壓差,互連導線中的信號會將這種壓差加入信號中,造成導線出現電壓“交流聲”。這是音頻信號中聽到60Hz噪聲(或視頻信號出現水平幹擾)的(de)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)。另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)信(xin)號(hao)線(xian)纜(lan)地(di)線(xian)中(zhong)流(liu)動(dong)的(de)電(dian)流(liu)。這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)也(ye)會(hui)傳(chuan)入(ru)線(xian)纜(lan)和(he)設(she)備(bei)。設(she)計(ji)師(shi)總(zong)是(shi)注(zhu)意(yi)接(jie)地(di)端(duan)的(de)接(jie)地(di),卻(que)往(wang)往(wang)未(wei)優(you)化(hua)設(she)計(ji),從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)本(ben)底(di)噪(zao)聲(sheng)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)。因(yin)此(ci),正(zheng)確(que)設(she)計(ji)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)接(jie)地(di)線(xian)路(lu)時(shi),確(que)保(bao)接(jie)地(di)環(huan)路(lu)電(dian)流(liu)不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)問(wen)題(ti)是(shi)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)要(yao)求(qiu)。
另一個例子,接地環路是多個音頻-可視係統組件連接在一起時的常見問題。音頻係統常見的噪聲往往是接地環路問題造成的。此外,可聞“交流聲”也是典型的接地環路問題(當然,這取決於所在國家使用的AC電源電壓頻率)。當然,接地環路問題最常見的例子是,係統使用與插座連接的儀器,而另一台儀器連接房間中其他位置不同的接地插座。
理想情況下,一個房間中的每個係統應連接到同一個接地端,信號/天線網絡最終也連接到同一接地點。這是理想的,因為係統和每個儀器的接地是由同一接地基準點對點連接(中央地線星狀連接模式)。這種情況下,必須考慮某些設備(和係統)還(hai)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)線(xian)鏈(lian)接(jie)。電(dian)流(liu)從(cong)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)經(jing)地(di)線(xian)流(liu)入(ru)另(ling)一(yi)台(tai)設(she)備(bei),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)屏(ping)蔽(bi)線(xian)返(fan)回(hui)第(di)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)。這(zhe)個(ge)環(huan)路(lu)也(ye)會(hui)拾(shi)取(qu)附(fu)近(jin)磁(ci)場(chang)和(he)射(she)頻(pin)發(fa)射(she)器(qi)(如手機)的幹擾。結果,聽到被放大的不需要的信號。順便指出,接地環路在以下情況下不會產生問題:
1)環路中的導線不傳送電流;
2)環路未暴露在外部變化的磁場下;
3)附近沒有射頻幹擾。
如(ru)果(guo)地(di)線(xian)中(zhong)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong),當(dang)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)電(dian)位(wei)差(cha)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)。此(ci)外(wai),很(hen)小(xiao)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)也(ye)會(hui)在(zai)信(xin)號(hao)中(zhong)加(jia)入(ru)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)會(hui)造(zao)成(cheng)音(yin)頻(pin)交(jiao)流(liu)聲(sheng)、視頻幹擾圖像和計算機網絡傳輸誤差。
良好的模擬係統設計、模擬係統測試測量需要認真設計係統接地通道,避免出現接地環路。
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