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电源返回路径与I/O信号接地

发布时间:2020-05-26 11:15人气:
电源返回路径与I/O信号接地
一、板间接口信号
 
有一类信号我们还没有讨论到,那就是在某个装置中从一块电路板传送到另一块电路板的那些信号。一般这些信号是已经处理过的数字控制信号或模拟信号,因此电平不会很低,不容易受地噪声的影响,电流也不会太高而产生显著的噪声。为了全面地考察地回路,这些信号不应该被遗漏:问题是,对它们要做些什么?
答案通常是什么也不做。如果板间信号明确不包含地回路,那么信号返回电流必须沿电源适配器连线流动,因此接口将承受这些线上存在的所有地注入噪声Vn 。
 
不过如果你的接地方案是经过深思熟虑的,那么这些噪声可能还不足以影响接口的工作。例如,100mV的噪声串行注入到噪声余量为1V的CMOS逻辑接口是没有直接影响的。或者,交流噪声注入到接口输入端采用了很好滤波的直流模拟信号也是可以忍受的。
 
二、分割信号回路
 
偶然会有长距离地回路的情况,这对接口是不太好的。典型情况有:
· 当传送的是高速数字信号,而地回路又具有太大电感时,将导致信号过渡处发生振铃;
· 当连接的是不能忍受注入噪声的精密模拟信号或低电压直流差分信号时。
如果你试图为感兴趣的信号提供局部板间地线来解决这些问题的话,你可以需要冒为电源适配器返回电流提供另一条路径的风险,从而达不到局部地线的目的。只有一部分电源适配器返回电流将在本地链路中流动 ,具体比例取决于相关阻抗,你可能会退回到起点。
 
如果你真的需要局部信号回路,但地返回电流用起来又有麻烦,那么你可以采用下面两种方法:
· 将接口输入侧的地回路 和PCB上的其它地分割开来。这样做可以具有将板内的地噪声注入点移到输入缓冲器之后的效果,从而达到你的目的。这种方案在实施时需要在空隙X-X中放置一个几欧姆的“阻塞”电阻。这样可以阻止直流地的电流流动,因为它的阻抗相对高于正确地路径的阻抗,但它在高频时能有效地将输入缓冲器连接到其父地,如果板间链路断开时能够防止它悬浮。
· 在接口处使用差分连接。这时的信号电流是平衡的,不需要地回路。任何地噪声都以共模方式注入,并被输入缓冲器所抵消。当高速或低电平信号必须相隔一定距离通信时,这种技术很常见,对于板间电平信号来说这种技术也是适用的。当然,这种技术比典型的单端接口要昂贵,因为它需要专门的缓冲驱动器和接收器。       
 
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