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PCB设计中地线干扰抑制方法详解
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摘要：全文从电气电子设备接地重要性与地线干扰形成机理入手，重点介绍电气电子设备接地点与接地方式选择、增加地环路阻抗、降低接地阻抗等方法，来消除公共阻抗耦合、地环路等地线干扰，实现电气电子设备良好的电磁兼容。
一、地线干扰抑制方法
接地抗干扰技术的主要内容，一是避开地环路电流的干扰，二为降低公共地线阻抗的耦合干扰。“一点接地”有效地避免了地环路电流干扰，而在“一点接地”前提下，并联接地则是降低公共地线阻抗耦合干扰的有效措施。
地环路干扰抑制方法
从地环路干扰的机理可知：只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰，此外，防止线缆上的共模骚扰电流转化为干扰电压，也是解决地环路干扰的问题的效措施。
抑制地环路干扰主要方法有：平衡电路、光电隔离、磁电隔离、共模扼流圈，以及减少地线阻抗与浮地。本节将重点讨论平衡电路、光耦隔离、磁电隔离、共模扼流圈在抑制地环路干扰方面的应用。
1.平衡电路
当感应的电磁干扰在回路上传输时，如果回路的阻抗完全对称时，对电路不会引起干扰。但是在平衡电路中，实际的回路阻抗很难做到达到完全对称，这种不平衡阻抗，会将传输线中的共模干扰转化为差模干扰，从而对电路造成干扰，平衡电路抑制地环路共模干扰的机理如下图所示：
图1 平衡电路对地环路的抑制
2. 磁电隔离
磁电隔离实质上是利用变压器实现磁电隔离的基本原理：变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。当在一个绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在其它绕组上感生交变电压。因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的，在电路上是互相隔离的。这样可以使用变压器切断设备与外部接口（含电源）之间的共模电磁干扰传播路途，让一定频率的差模信号可以通过，如下图所示：
图 2 磁电隔离原理
为提高高频共模电磁干扰的抑制性能，一般会在变压器原边、副边间增加静电屏蔽后，减小原边/副边之间的寄生电容。该屏蔽与绕组间形成新的分布电容，当将屏蔽接地后，可以将高频干扰通过这一新的分布电容引回地，避免其对副边电路产生干扰。
目前磁电隔离技术，已广泛应用于电气电子产品的开关电源、以太网端口，切断地环路干扰的耦合途径。
3.光电隔离
光电隔离采用光电耦合器来实现，即通过半导体发光二极管（LED）的光发射和光敏半导体（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等）的光接收，来实现信号的传递。由于发光二极管和光敏半导体是互相绝缘的，从而实现了电路的隔离，如下图所示：
图 3 光电隔离
4.继电器隔离
电磁继电器隔离一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生的电磁效应，衔铁就会在电磁吸引力的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力的作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样的吸合、释放。
继电路实际上是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，利用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系。因此，可以利用继电器的线圈接受电气信号，而用触点发送和输出信号，从而在低频时，避免强电和弱电信号之间的直接联系，实现了输入与输出的电气隔离，如下图所示：
图4 继电器隔离
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