中心議題:
- 接地和各地的選擇
- 常用的接地措施
- 常用的各地措施
這里所說(shuō)的接地是指,在電子產(chǎn)品中,將兩個(gè)不直接相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體通過(guò)銅箔、焊錫或者導(dǎo)線(xiàn)等連接起來(lái);割地是指,在電子產(chǎn)品中,將兩個(gè)直接相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體,通過(guò)某種方式絕緣起來(lái)。接地和割地,在本文統(tǒng)稱(chēng)地的處理。
地的重要性,可以毫不夸張地說(shuō),電子產(chǎn)品中的很多問(wèn)題其實(shí)都和地的處理密切相關(guān),比如小信號(hào)系統(tǒng)中的噪聲和干擾問(wèn)題,大信號(hào)系統(tǒng)中的輻射雜散和穩(wěn)定問(wèn)題,還包括一些ESD問(wèn)題,其實(shí)都和地的處理密切相關(guān),多年的工作經(jīng)驗(yàn)印證了這一點(diǎn)認(rèn)識(shí)。比較實(shí)際的例子就是接收機(jī)的抗擾性,發(fā)射機(jī)的雜散、自激問(wèn)題,說(shuō)到底還是地沒(méi)有處理好的問(wèn)題。
接地和割地其實(shí)就像一個(gè)矛盾中兩個(gè)方面,兩種方法都有效,關(guān)鍵就看是否用對(duì)了地方。經(jīng)常聽(tīng)一些同行說(shuō),一定要割地,才能把噪聲“絕緣”開(kāi)來(lái),這個(gè)說(shuō)法其實(shí)是不全面的。因?yàn)檫@個(gè)取決于噪聲的來(lái)源,干擾途徑,噪聲的頻率等因素,當(dāng)你將噪聲的上述幾個(gè)方面了解了之后,你或許會(huì)發(fā)現(xiàn)接地才是最根本的措施。所以,碰到噪聲問(wèn)題,首先要弄清楚噪聲的頻率處于哪個(gè)范圍,這個(gè)一般比較好判斷,通過(guò)頻譜儀或者示波器都可以考量得到,還可以通過(guò)被干擾電路的工作頻率推斷得到,其次是噪聲源在什么地方,這個(gè)可以根據(jù)頻率去作判斷和推測(cè),還可以自己做一個(gè)簡(jiǎn)單的探頭去探測(cè),或者用一種比較土的辦法,用手指去觸碰哪些可能的干擾源來(lái)判斷,再者就是噪聲的干擾路徑,這個(gè)和所要采取的地的處理措施是密切相關(guān)的,決定了應(yīng)該接地還是割地。干擾路徑無(wú)非是輻射耦合和傳導(dǎo)兩種途徑,在具體情況下,究竟應(yīng)該采取哪種措施,一般要求解決問(wèn)題的人必須熟悉產(chǎn)品,同時(shí)有一定的工作經(jīng)驗(yàn),通過(guò)分析判斷和些許嘗試就會(huì)搞定問(wèn)題。
常用的接地措施,頻率越高,通常可以用刀片刮掉PCB上的藍(lán)油或者綠油,然后用焊錫或者銅箔將兩塊分割開(kāi)的地連接起來(lái);如果電子產(chǎn)品有導(dǎo)體機(jī)殼,那么螺絲和PCB的連接也算作是接地,所以螺絲孔的位置也很重要。一些頻率較低的問(wèn)題,就可以通過(guò)短而粗的導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)。接地通常在解決接收機(jī)干擾問(wèn)題,發(fā)射機(jī)自激和雜散超標(biāo),ESD等問(wèn)題上比較有效。
常用的割地措施,其實(shí)和接地的措施正好相反,切割,拿掉螺絲并用絕緣膠紙進(jìn)行隔離。割地通常在小信號(hào)系統(tǒng)和大信號(hào)混合的系統(tǒng)中比較有效,比如傳感器和電機(jī)共存的系統(tǒng)中。
還有一種地的處理方式,就是屏蔽,很多人認(rèn)為屏蔽和地是沒(méi)有關(guān)系的。其實(shí),如果從高頻或者射頻傳輸線(xiàn)和波導(dǎo)的角度去看,屏蔽體其實(shí)也是地的一種。
地的處理是一個(gè)實(shí)踐性比較強(qiáng)的議題,現(xiàn)在大多數(shù)做PCB設(shè)計(jì)的人,要么就是從來(lái)不做產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和調(diào)試,要么就是剛畢業(yè)幾年經(jīng)驗(yàn)不豐富對(duì)地的認(rèn)識(shí)不足,好些有規(guī)模的公司也是有專(zhuān)門(mén)的一個(gè)部門(mén)畫(huà)PCB,但是從來(lái)不參與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和調(diào)試。所以,我們經(jīng)常會(huì)碰到許多和地的處理相關(guān)的工程問(wèn)題。個(gè)人認(rèn)為,搞產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和調(diào)試的人最好能多畫(huà)PCB,畫(huà)PCB的人最好能多參與產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和調(diào)試。