印制线路板问题(2)

问：你说一个系统使用一个接地平面使其遭受地噪声的可能性很小，留下来的接地噪声问

题还有什么不能解决?

答：一个接地噪声系统的基本电路如图13.3所示。尽管有一个接地平面，但是其电阻和电

感却不为零——倘若外部电流源足够强，它将影响精密的信号。通过合理地排布印制线路

板，使大电流不能流到影响精密信号产生接地电压的区域，这个问题就能减到最小。有时

在接地平面上断开或开缝可以使大的接地电流从敏感区域改变流向，但是强行改变接地平

面也能使信号绕道进入灵敏区域，所以这样的工艺技术必须小心使用。

问：怎样才能知道在一个接地平面上产生的电压降?

答：通常电压降可以测量到，但有时候可以根据接地平面材料的电阻(标称1盎司铜具有

0.45mΩ/□的电阻)和电流所经过的导电带的长度进行计算，不过计算可能很复杂。在直

流到低频(50kHz)范围内的电压可以用仪表放大器，如AMP202或AD620进行测量。

放大器增益设定为1000，并连到灵敏度为5mV/div的示波器上。放大器可以用被测电路的

同一电源供电，或者用自身电源供电。但放大器的地假如与其电源地分开，则示波器必须

连接到所用电源电路的电源地。

接地平面上任意两点间的电阻可以用探头加到这两点上进行测量。放大器增益和示波器灵

敏度综合起来可使测量灵敏度达到5μV/div。放大器的噪声将增大示波器波形曲线的宽

度，大约为3μV,但还是有可能使测量的分辨率达到约1μV水平——这足够判别大多数接

地噪声，并且置信度可达80%。

问：有关上述测试方法应该注意什么?

答：任何交变磁场在探头引线上都会感应出电压来，这可以用探头相互短路来试验(并且

对地电阻提供一个偏流路径)，观察示波器波形图。所观察到的交流波形就是由于感应所

产生的，可以用改变引线位置或设法消除磁场使其减少到最小。另外，保证放大器的地线

连接到系统的地线上也是很必要的。如果放大器设有这个连接就没有偏流返回路径，放大

器不能工作。接地还应该保证所用的接地方法不会干扰被测电路的电流分布。问：高频接

地噪声如何测量?

答：使用合适的宽频带仪表放大器测量高频接地噪声是很困难的，所以使用高频和甚高频

无源探头较为适当。它由铁氧体磁环(外径为6～8mm)组成，磁环上有两个线圈，每个线

圈6～10匝。为了构成一个高频隔离变压器，一个线圈连到频谱分析仪输入端，另一个线

圈连到探头。

测试方法与低频情况类似，但频谱分析仪用幅频特性曲线表示噪声。这与时域特性不同，

噪声源可以根据它们的频率特征很容易进行区别。此外使用频谱分析仪的灵敏度至少比使

用宽频带示波器高60 dB。

问：导线的电感是怎么一回事?

答：导线和印制线路板导电带的电感在较高频率时是不能忽略的。为了计算直导线和导电

带的电感，这里介绍两个近似方法。

例如1 cm长，0.25 mm宽的导电带形成的电感为10 nH，见图1315。

导线电感=0.0002Lln2LR-0.75 μH

例如：长1 cm外径0.5 mm的导线电感量为7.26 nH (2R=0.5 mm,L=1 cm)

导电带电感=0.0002Lln2LW+H+0.2235 W+HL+0.5μH

例如：长1cm宽0.25 mm印制线路板导电带的电感为9.59 nH( H=0.038mm,W=0.25 m m,L=1