PCB布局-地和电源的资料课件

2 0 2 1地和电源主讲：小袋子地和电源电路的信号传导需要一去一来的两条路，回来的路一般用 地线。可是在画电路图时，通常不愿意画地线和电源线，只用符号代替。地地和电源用记号连记号都省了这种画图方法习惯了以后，渐渐就会忘了电路是回路。地线和电源线的噪声理想的地线电阻为零，但现实中地线总是有一定的阻抗的。尤其是高频信号时，地线的阻抗变化会增大，因而产生 噪声。同样的问题对电源线也一样。当地线噪声严重的时候，电 源噪声一般也很严重。地线和箱体接大地地线和箱体接地的目的是什么？1 1使地和线的电位安定2 2为了安全尤其有高电压（数十伏以上）的电路时，屏蔽箱体必须接 地。因为一旦发生漏电，人接触时会触电。导线的高频阻抗电感效果而产生的阻抗导线越粗电阻越小，但如果长度太长的话，由于电感效果 而使得阻抗也会增加尤其但地线出现环路时，地线的电感会大幅增加，阻抗也会大幅增加，同时 也会成为环状天线。地线是较长直线时，也会 成为天线。因此，地线应尽量短、粗、直！大地是指？大地并不见得非得是地球，尺寸比较大的导电体也可以作 为大地，如飞机机体。下图，b b要比a a好。箱体接地和信号接地？下 图 那 一 种 好？FG FG：箱体接地，S S：信号接地，SGSG：信号的地线没有标准答案，应因情况而定？如直流时希望把地线浮起来时，用电容接地 过大电流保护时用电阻接地要离远一些大地的导电率不高，流过电流时会产生相互影响。地线的布置有几个原则下图，回路A A是回路B B和回路C C的共通阻抗。回路A动作时会 影响到回路B和回路C原则一：不要做出共通阻抗下图，回路A A是回路B B和回路C C的共通阻抗。回路A动作时会 影响到回路B和回路C共通阻抗共通阻抗地共通阻抗原则二：一点接地所有的电路部分尽可能地在一点接地。一点接地试验共通阻抗噪声共通阻抗下图，回路A A是回路B B和回路C C的共通阻抗。回路A动作时会 影响到回路B和回路C噪声一点接地试验有共通阻抗的情况共通阻抗细而长共通阻抗粗而短注意：单位不一样一点接地试验一点接地的情况可以看出，一点接地的效果非常大，但一般只是针 对直流或低频信号，对高频信号没什么效果一点接地试验可以看出，一点接 地的效果非常大。原则三：空的地方尽可能地布成地或电源和一点接地的比较对高频信号效果好双层板时，一般一面全布成地，另一面布电源和信号线。可是，电源和地线是对等的，可以采取下图办法。电源地地4层以上板时，中间两层各做成一个是地，一个是电源从AC电源线来的噪声ACAC电源线是个非常大的噪声源！为什么？ACAC电源线连接着很多仪器设备，互为噪声源（开关电涌，电流变化噪声等）ACAC电源线本身是个大天线，收噪声发噪声 ACAC交流频率本身也会成为噪声。AC电源线中的噪声ACAC电源线中电泳噪声电涌电压最高电压记录地点：住家，医院，商场等记录时间：一万小时日本ACAC电源的品质（算是好的）不让ACAC电源噪声进入仪器电涌和噪声噪声Surge Absorber电源 滤波器线AC电源噪声的基本对策AC电源滤波器(Line Filter)ACAC电源滤波器基本上是 共模噪声滤波器。(a)-(d)的C2和C3是 共模电容滤波器，不接地就不起作用。(a),(b),(e)的L是 共模Choke滤波器AC电源滤波器的特性上图只是一般想定负载情况下的特性。而实际上滤波器的特性是由滤波器本身加上信号源及负载来决定的。接不同的电路其负载是不同的，因此在有些情况下滤噪声情况很好，换一种情况可能就不好。大型箱型 滤波器大电流小型 滤波器插口型 滤波器小型 滤波器变压器噪声变压器分两种：安全绝缘变压器和噪声对策变压器 安全绝缘变压器未必噪声特性就好。变压器噪声：一般的AC电源变压器频率低因而尺寸大，所以耦合电容也很大，通过静电诱导噪声就可以穿过去。耦合电容提高变压器抗噪声性能方法1.1.变压器1 1级卷线和2 2级卷线加屏蔽2.变压器 +电源滤波器3.使用滤波型变压器效果一般 效果很好 效果最好只是变压器屏蔽变压器变压器+电源滤波器滤波型变压器AC电源布线变压器，电源滤波器，保险丝，电泳吸收器，开关等应该按什么顺序连接？应注意什么？变压器电源滤波器电泳吸收器开 关保险丝一般容易采用的布线问题：电源滤波器前的布线长，成为噪声天线。开关产生的电泳噪声直接传到外面影响别的装置。正确的AC电源布线变压器电源滤波器电泳吸收器开 关保险丝注意：电源滤波器前的布线要尽可能短。箱内的电线尽量用对双绞线。电线尽量沿墙壁走，有屏蔽效果。电线加绝缘套。电线不可以做出大的环路。如果电源功率要求不大可用插口电源滤波器，这样的话电泳吸收器放在其后带屏蔽的仪器箱内正确的AC电源布线开关AC电源入口电源滤波器开关开关不好至少要这样好如果必须要把开关离 开AC入口的话，如 果能用一个电磁开关 放在AC入口附近那 就最好了。AC电源的接地ACAC电源的噪声主要是共模噪声，共模噪声滤波器的电 容必须接地才能把共模噪声放到地线去。因此，一定不 要让ACAC电源滤波器的地和仪器中信号的地线之间拥有共 同阻抗。否则，ACAC电源的共模噪声就会引到信号中去。电源滤波器AC电源的接地耦合电容电源 滤波器信号地屏蔽地线接头信号地的连线不要接到这里屏蔽的接地连线在这加一个电感也可以DC电源和地DCDC电源有两种：串通DCDC电源简单但效率低 开关DCDC电源效率高但噪声大ACAC电源线和DCDC电源连到各个电路板上的DCDC电 源线要分开，不能接近。DCDC电源线应用对 绕线。DC电平转换仪器中电路板较多时，每块电路板分别使用DCDC电平转换 对抑制各板间噪声的相互影响有好处电路板电路板电路板板内电源引入电源主电源次电源区域电源1KKLCREGLC区域电源2 LC 区域电源3插 座插座的电源，ripple噪声大，要通 过Choke Coil（KK）后才能用。通过KK除去了ripple噪声后的电 源。一般也不直接使用，使用时 用LC去耦。电平转换（REG）后的电源。对 噪声敏感的电路不直接使用，要用 LC去耦后再使用。噪声不敏感的 电路可使用次电源，如继电器。LC 区域电源4用LC去耦后的电源。要 分块使用，按信号 的种类和用途分别使用。KK和LC滤波器接入电源5VKKLCAB电路板内的引入地和引出电源引入地：来自接口插座的地线引入的地线有ripple噪声。如果板子的噪声特性要求 较高时可通过Choke Coil（KK）后再连到板内。引出电源：通过接口插座向板外部引出的电源有时需要通过Choke Coil（KK）后再把电源引出。引入地板内地线KK板内电源12V引出电源KK插 座电路板中的电源线和地线布线电路板中的电源线和地线要尽可能使它们的共通阻抗小对低频模拟信号电路，尽量用一点接地，电源也尽量这 样做，不过电源的一点连接没有地线的效果大。对高频信号电路应大面积布地（信号线层的空处全布地，信号层的相对应的层尽量全布地），电源线也尽可能 这样做。实在不行可用多层板，中间层布成地和电源。电源和地线间的去藕电容去藕电容至少应布两级。二级去藕电容要尽量靠近ICIC否 则效果就会下降。地一级数十uF二级0.1uF二级电路板仪器箱体和布线箱体包括仪器的外壳，内部的屏蔽罩和金属板等箱体内布线包括AC电源线，及电路板之间的连 接电线箱体的一个要功能是屏蔽回顾三种屏蔽的区别？箱体在什么情况下需要接地？使用了商用电源仪器的外表漏出的金属防感电 整个箱体是金属并需要屏蔽静电噪声要尽量减少箱体上的孔和縫电磁波噪声会进来也会出去，孔和缝要越小越好必须要开槽时用屏蔽网箱体的缝隙最值得注意的是箱体的开门缝隙，及箱板间的缝隙。（即使水进不去，但电磁波能进去）箱板间的缝隙处可考虑用柔性屏蔽条开门缝隙出考虑用金属爪不要做出浮起来的金属部箱体上如果有浮起来的金属部，会引入噪声箱体上旋钮的金属部浮了起来旋钮浮起来的 金属部噪声 天线向内部散布 噪声对策二：1.1.浮起的金属部接地2.2.改成塑料最糟糕的是浮起的金属部还探 出箱外。即使在箱内浮起的金属也尽量 都接地（电路板铆钉）屏蔽性箱体材料原则上只要是导电性材料都可以，如金属板，金 属薄膜，屏蔽金属网，导电塑料金属薄膜的屏蔽效果金属板与屏蔽金属网的比较遮蔽衰减率间距导电塑料的阻抗率箱体布线走线要越短越好信号线的往返两根线要越接近越好尽量用对绕线不要形成环路相互容易产生影响的线尽量使它们直交使用束线和排线时要尽可能地短，容易相互影 响的信号线不要临近，不同的排线不要平行特别要注意的是：AC线不要和其它线接近布线要尽量贴近接地的金属板束线和排线的布线最糟糕：不同的排线重叠稍好比较好最好谢 谢 聆 听小袋子