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1.概述
地线是作为电路或系统电位基准点的等电位体,是系统中各个电路的公共导体,任何电路的电流都会经过地线形成回路。然而,任何导体都存在着一定的阻抗,当地线中有电流通过时,根据欧姆定律,地线上就会有电压存在,那么地线就不是一个等电位体。所以在实际设计电路或系统时,关于地线上各点的电位一定相等的假设就不是成立的,实际的情况是地线上各点存在电位差,有的相位差还可能很大。地线的公共阻抗会使各接地点间形成一定的电压,从而就会产生接地干扰。
2.分类
地线干扰是指通过公用地线的方式产生的信号干扰:地线环路干扰、公共阻抗干扰、电磁耦合干扰。
a) 地环路干扰。横向,每根导线上的电流不同,因此会产生差模电压,对电路造成影响。具体的说就是“其他电路单元B”的地线电流,在J、N、L、M形成的“地线环路”中,对放大器A1和A2造成了影响。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此成为地环路干扰。
b) 电磁耦合干扰。在实际电路的PCB上,J、N、L、M形成的“地线环路”将包围一定的面积,根据电磁感应定律,如果这个环路所包围的面积中有变化的磁场存在,就会在环路中产生感生电流,形成干扰(“电生磁,磁生电”??)。空间磁场的变化无处不在,于是包围的面积越大干扰就越严重。
c) 公共阻抗干扰。认真考察上图所示的电路结构,我们将发现,J、N、L、M中,有一条连接是多余的,随便去除其一,仍然可以满足各个接地点的连通关系,同时又可以消除地线环路。那么,将哪一条连线去除比较合理呢?这时就要考虑另一类的干扰问题——公共阻抗干扰。
①去除J:这是最差的方案。J去除后地线环路似乎消失了,可是另一个更可怕的环路又形成了(I、N、L、M),其中I是信号线,因此干扰比原来有线J时还要严重。
②去除M:环路消失,但是我们发现,此时放大器A2的地线电流需要流过J、N到达接地零点,注意N段是A1和A2共同的接地线,因此A2接地电流在N上形成的电压降就加到了A1上,形成干扰。这种因共用一段地线而形成的干扰称为“公共阻抗干扰”。
③去除L:不仅不能解决A2与A1之间的公共阻抗干扰问题,还引起了“B单元电路”与A1、A2之间的公共阻抗干扰问题。
④去除N:看来这是最后的方法。其实这样做将使M成为A1、A2的“公用阻抗”,同样形成干扰。还是存在问题!但是,我们注意到,此法中的干扰是A1对A2的干扰,A2是后级,工作信号强度远大于A1,因此A1对A2的干扰,很难造成不良后果。
最合理的走线方案是:去除N,然后将M的下端直接连到“接地信号零点”上。