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要解决EMC,不解决接地怎么行?
2015/8/20 10:18:34 0Human comments 479Browse Classification:PCB Design Selection

EMC,包括EMI/ESD的问题,通常80-90%与接地设计有关。而最容易出现EMI/ESD问题的就是所谓模拟、数字及电源等接地分区以及接地方式。


其实分割地的问题对EMC设计来讲本来不应该是个问题,分割地其实并不应该是EMC设计的要求。但是,相信大家一定读了不少的有关EMC设计的书籍。可以这么说,有些EMC书籍中,大讲什么分割模拟地、数字地以及电源部分等在EMC设计中的重要性,以及如何进行模拟、数字及电源等部分的分区及分区的EMC设计。从某种意义上说,其实是本末倒置,没有真正理解接地及EMC设计的精髓。


根据笔者的经验,在与输出端口相连的情况下,在初次设计时,分割地-比如模拟音响地与系统地单点接地-出现EMI/ESD问题的几率几乎是100%。(这句话真心很实在)


从理论上讲,地线分区违背了EMC设计的最基本准则但是在某些情况下,不同电路及地线的分区又是必须的,这是为什么呢?
首先,我们应该先理解为什么地线分区违背了EMC设计的最基本准则。


所谓的“地“其实主要分为两类:安全地和信号地。

安全地通常是指设备通过低阻通路连接到我们说到的大地(Earth)的地线。I 类设备中的金属外壳通常是连接到安全地,然后通过电源地线连接到大地。安全地,顾名思义,通常与设备的可接触金属部分连接,为设备提供安全保护,防止触电事故发生的。 II类设备中,因为没有安全地,其所有的接地都可被认为是信号地。对于信号地,通常又被划分为什么数字地、模拟地及电源地等。在有安全地时,通常情况下,是跟信号地相短接的。

请特别注意:EMC中EMI噪声和ESD放电点荷都是参考于大地(Earth)的!

通常,地线分区是要满足和保证电路性能的设计要求。比如在音频电路中,为保证音频信号的低噪声提高保真度,模拟信号地会跟数字信号地分开并在电源端单点接地以避免开关信号对模拟电路产生干扰。再比如在某些高精度数据采集电路中,如果采集的模拟信号非常微弱,模拟地不与数字地分开,数字开关噪声甚至会将微弱的模拟信号淹没而无法分辨采集放大。因此,地线分区是电路抗干扰设计的基本要求。

但对于EMC设计,一个很重要的设计原则就是要提供一个保证高频信号镜像返回电流的低阻而连续的返回路径。否则,高频电流只能自己寻找路径绕行返回。这样一则会增大返回电流密度,二则增加电流的环路面积,其结果都会增加电路的EMI的辐射强度,降低电路的抗干扰性能

因此,线路板的层数越少,地线层越不容易完整, EMC的设计越困难。由于成本的限制,我曾见过2层线路版的机顶盒设计。虽然元件密度很高,但对于单纯排版布线走通是没多大问题,然而对EMC设计工程师来讲,将会面临极大挑战。

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