如何处理接地和去耦的重要布局问题?
如何应对寄生阻抗和接地电流?……面对这些问题,我们将进行一系列的详细讲解,今天主要讲讲接地。
图1显示信号源与负载之间隔开了一段距离,接地G1和G2通过一个回路连接起来。理想情况下,G1和G2之间的接地阻抗为0,因此接地回路电流不会在G1和G2之间产生一个差分电压。
图1. 在电路中的任何一点,电流的算术和为0,或者说流出去的必会流回来。若G1和G2之间的阻抗为0,则G1和G2之间无差分电压。
遗憾的是,让回流路径保持零阻抗是不可能的,接地回路阻抗在接地电流作用下,会在G1和G2之间产生一个误差电压ΔV。
图2. 接地阻抗中流动的信号和/或外部电流产生误差电压ΔV。
G1和G2之间的连接不仅有电阻,还有电感。出于本文目的,这里忽略杂散电容的影响。但在该系列的下一篇文章中,您会了解到电源层和接地层之间的电容是如何帮助高频去耦的。
无焊试验板,制成的电路看起来可能类似于图3所示的电路
图3. 采用无焊试验板的电路
G1和G2之间流动的电流可以是信号电流或其他电路引起的外部电流。
您可以看到图3试验板中的总线阻抗如何既有阻性元件又有感性元件。接地总线阻抗是否会影响电路运行,不仅取决于电路的直流精度要求,而且取决于模拟信号频率和电路中数字开关元件产生的频率分量。
如果最大信号频率为1 MHz,并且电路仅需要几毫安(mA)电流,那么接地总线阻抗可能不是问题。然而,如果信号为100 MHz,并且电路驱动一个需要100 mA的负载,那么阻抗很可能会成为问题。
大部分情况下,由于“母线(buss wire)”在大多数逻辑转换等效频率下具有阻抗,将其用作数字接地回路是不能接受的。
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图1显示信号源与负载之间隔开了一段距离,接地G1和G2通过一个回路连接起来。理想情况下,G1和G2之间的接地阻抗为0,因此接地回路电流不会在G1和G2之间产生一个差分电压。
图1. 在电路中的任何一点,电流的算术和为0,或者说流出去的必会流回来。若G1和G2之间的阻抗为0,则G1和G2之间无差分电压。
遗憾的是,让回流路径保持零阻抗是不可能的,接地回路阻抗在接地电流作用下,会在G1和G2之间产生一个误差电压ΔV。
图2. 接地阻抗中流动的信号和/或外部电流产生误差电压ΔV。
G1和G2之间的连接不仅有电阻,还有电感。出于本文目的,这里忽略杂散电容的影响。但在该系列的下一篇文章中,您会了解到电源层和接地层之间的电容是如何帮助高频去耦的。
无焊试验板,制成的电路看起来可能类似于图3所示的电路
图3. 采用无焊试验板的电路
G1和G2之间流动的电流可以是信号电流或其他电路引起的外部电流。
您可以看到图3试验板中的总线阻抗如何既有阻性元件又有感性元件。接地总线阻抗是否会影响电路运行,不仅取决于电路的直流精度要求,而且取决于模拟信号频率和电路中数字开关元件产生的频率分量。
如果最大信号频率为1 MHz,并且电路仅需要几毫安(mA)电流,那么接地总线阻抗可能不是问题。然而,如果信号为100 MHz,并且电路驱动一个需要100 mA的负载,那么阻抗很可能会成为问题。
大部分情况下,由于“母线(buss wire)”在大多数逻辑转换等效频率下具有阻抗,将其用作数字接地回路是不能接受的。