为了减少由放电电流产生的电磁场影响,在印制电路板上应该采取如下措施:
(1)减少环面积(参见图2)。
在所形成的环中由于磁通交联,会在该环中感应电流,环的面积越大磁通交联的越多,感应的电流也就越大。因此为了使电源、地线所形成的环面积最小,应使电源和地线尽量接近布线。在电源、地线之间安装高频旁路电容,使环面积减少(参见图3)。为了减小信号线和地线之间形成的环面积,将信号接近地线进行布线。
(2)使布线最短。要考虑信号线长度的分配,设计时将低有效信号线加长,而将高有效信号线做成最短。(参见图4)。各器件相互间的布线做成最短,并将连接在输入输出线上的器件安装在端子的附近。
(3)使用多层线路板,这是在模拟电路及高速数字电路中觉见的。
在高速数字电路中,脉冲信号的频谱具有非常宽范围的高次谐波成分。使用的工作频率越高,受寄生电容、电感的影响越大。假设具有电感L的图形上流过高频电流I,则电感L产生的压降为:
V=L·di/dt
该图形就像一个天线,将辐射噪声发送出去。将地线做成面可减少地线的阻抗,降低放电电流产生的电压降。
对接口电缆应采取防静电措施:
电缆的屏蔽线两端连接在机壳上。在可能产生地线环的地方为使高频短路而加旁路电容。在无机壳地时也不应该与逻辑地连接。对于扁平电缆可在信号线和信号线之间加入地线。
开关电源用作模拟信号电源时应注意的问题
所谓开关电源是
通过脉冲调制方式稳定输出电压的电源电路形式。这种方式由于只是开关部分消耗功率,所以开关速度越快电源的效率越高,因此一般使用高速开关器件。这种电源由于效率高,从大功率的机器到小型轻量的机器应用非常广泛。但是伴随着高速开关动作而存在着开关噪声漏出的缺点,这种用作模拟电路的电源,将会产生很多问题。
将开关电源用作模拟电路的电源使用时,图5所示的高频噪声就会进入模拟信号的频带内,使模拟信号的信/噪比变坏。虽然开关噪声一般只是50~100mVpp,相当小,但由于模拟信号的动态范围大,这样的噪声经常会产生问题。特别是用于A/D变换器等机器中时,当在判断变换时的电平时刻信号上重叠了噪声,就会产生变换错误,从而得不到预期的精度。
为了解决在模拟电路中使用开关电源存在的问题,可以在选择开关电源时注意以下两个方面:
(1)开关电源的噪声电平尽量小;
(2)开关噪声成分不进入信号的频带内。
由于模拟信号的电平高,开关噪声对信号噪声比就不会产生影响。为了使开关噪声不进入信号频带,最简单的方法是选择比模拟信号的最高频带更高开关频率的电源。
在无法按上述办法选择时,就必须想办法减少电源产生的开关噪声。这些方法包括:
(1)在外部增加电容器。
(2)通过外部电源产生的开关噪声。
(3)并用系列调节器。
图6是低噪声开关电源的电路例子。该电源的变压器用了3个绕组,在绕组间可以清除噪声。这种电源是可使用在通过传输线路供给电力的通信机的高效率电源。通信机的接收部分是利用电感非常低信号的模拟电路,当使用这种低噪声开关电源时,可以同时解决效率问题和噪声问题。
