《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電源設(shè)計細(xì)節(jié):DC-DC轉(zhuǎn)換器之接地環(huán)路詳解
摘要: DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個系統(tǒng)中的各個電路供電,。盡管每個電路在測試臺上可能表現(xiàn)很好,但系統(tǒng)整體性能卻往往達(dá)不到各個電路的性能效果。為什么,?有許多潛在因素,而系統(tǒng)中各個電路的整體接地系統(tǒng)是首要原因,。
Abstract:
Key words :

 DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個系統(tǒng)中的各個電路供電,。盡管每個電路在測試臺上可能表現(xiàn)很好,但系統(tǒng)整體性能卻往往達(dá)不到各個電路的性能效果,。為什么,?有許多潛在因素,而系統(tǒng)中各個電路的整體接地系統(tǒng)是首要原因,。設(shè)計師需要非常清楚每個電路如何接地,,系統(tǒng)中是否存在接地環(huán)路

  當(dāng)兩個電路和/或系統(tǒng)之間存在一個以上對地連接時就構(gòu)成了接地環(huán)路,。重復(fù)接地通道相當(dāng)于形成一個接收接口信號的環(huán)形天線(電流通過接地電阻轉(zhuǎn)換成電壓),。接收接地環(huán)路感應(yīng)電壓的后果是,隨著感應(yīng)電壓的疊加造成系統(tǒng)對地基準(zhǔn)電壓不穩(wěn),。這些感應(yīng)噪聲電壓會成為整個系統(tǒng)響應(yīng)的一部分,!

  此外,接地環(huán)路形成一條共用線,,導(dǎo)致接地電流經(jīng)一個以上通道回到系統(tǒng)對地端接地極原點(diǎn),。例如,多臺計算機(jī)的電源通過公共辦公布線配置中的接地彼此連接在一起,,但也可以通過數(shù)據(jù)通信布線連接,。因此,計算機(jī)彼此之間往往通過一條以上接地通道連接,。多臺計算機(jī)之間存在多條接地通道時,,其形成的配置稱為“接地環(huán)路”。每當(dāng)出現(xiàn)接地環(huán)路時,接地基準(zhǔn)點(diǎn)會接收疊加信號,,形成系統(tǒng)干擾和噪聲,。

  當(dāng)系統(tǒng)中的某些組件由不同的地線,而不是系統(tǒng)中其他組件供電,,或系統(tǒng)中兩個電路之間對地電位不一樣時,,測量、通信或視頻系統(tǒng)會產(chǎn)生接地環(huán)路,。通常,,對地連接的電位差會造成電流流動。這樣會調(diào)制電路輸入,,正常輸入中出現(xiàn)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(diǎn)之間形成0.1V電壓差,。

  

  圖1 典型的接地環(huán)路

  由于儀器之間存在電壓差,,互連導(dǎo)線中的信號會將這種壓差加入信號中,造成導(dǎo)線出現(xiàn)電壓“交流聲”,。這是音頻信號中聽到60 Hz噪聲(或視頻信號出現(xiàn)水平干擾)的一個原因,。另一個問題是信號線纜地線中流動的電流。這種電流也會傳入線纜和設(shè)備,。設(shè)計師總是注意接地端的接地,,卻往往未優(yōu)化設(shè)計,從而消除本底噪聲的靈敏度,。因此,,正確設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)部接地線路時,確保接地環(huán)路電流不會造成系統(tǒng)產(chǎn)生問題是最基本的要求,。

  另一個例子,接地環(huán)路是多個音頻-可視系統(tǒng)組件連接在一起時的常見問題,。音頻系統(tǒng)常見的噪聲往往是接地環(huán)路問題造成的,。此外,可聞“交流聲”也是典型的接地環(huán)路問題(當(dāng)然,,這取決于所在國家使用的AC電源電壓頻率),。當(dāng)然,接地環(huán)路問題最常見的例子是,,系統(tǒng)使用與插座連接的儀器,,而另一臺儀器連接房間中其他位置不同的接地插座。

  理想情況下,一個房間中的每個系統(tǒng)應(yīng)連接到同一個接地端,,信號/天線網(wǎng)絡(luò)最終也連接到同一接地點(diǎn),。這是理想的,因為系統(tǒng)和每個儀器的接地是由同一接地基準(zhǔn)點(diǎn)對點(diǎn)連接(中央地線星狀連接模式),。這種情況下,,必須考慮某些設(shè)備(和系統(tǒng))還采用屏蔽線鏈接。電流從一臺設(shè)備經(jīng)地線流入另一臺設(shè)備,,然后通過屏蔽線返回第一臺設(shè)備,。這個環(huán)路也會拾取附近磁場和射頻發(fā)射器(如手機(jī))的干擾。結(jié)果,,聽到被放大的不需要的信號,。順便指出,接地環(huán)路在以下情況下不會產(chǎn)生問題:

  1)環(huán)路中的導(dǎo)線不傳送電流,;

  2)環(huán)路未暴露在外部變化的磁場下,;

  3)附近沒有射頻干擾。

  如果地線中有電流流動,,當(dāng)存在一定電位差時會產(chǎn)生噪聲干擾,。此外,很小的電壓差也會在信號中加入噪聲,。這種情況會造成音頻交流聲,、視頻干擾圖像和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸誤差。

  良好的模擬系統(tǒng)設(shè)計,、模擬系統(tǒng)測試測量需要認(rèn)真設(shè)計系統(tǒng)接地通道,,避免出現(xiàn)接地環(huán)路。

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