Eric Bogatin,信号完整性杂志技术编辑
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Eric Bogatin是《信号完整性杂志》的技术编辑,也是Teledyne LeCroy信号完整性学院的院长。此外,他还是科罗拉多大学博尔德分校电子电气工程系的兼职教授。Eric通过对所有可用信息进行分类,并在signalintegrityjournal.com上找到最优质的内容来提高信噪比。

EMC / EMI

接地基本原则

2017年8月9日

如果是一年一度的IEEE EMC研讨会的第一天,那么这是一个巩固您的理解并参加有关EMC, PI和SI的所有内容的教程的机会。尽管我已经在这个行业工作了近40年,但每当我听专家教授这些话题时,我仍然能学到一些新的东西。特别是,我从Todd Hubing关于接地的演讲中学到了很多。

托德是克莱姆森大学的名誉教授,他创办了自己的培训公司,LearnEMC。他将自己多年来作为EMC工程师和教授的专业知识转化为在线学习经验,非常值得一看。

在2017年EMC研讨会上,他发表了关于接地的演讲,与电感并列,成为EMC, PI和SI三个领域中最令人困惑和最重要的话题。

“地面不是当前的返回路径,”这是他演讲中最重要的信息。地是一种导体,作为测量其他电压的参考电位,它不携带电流。托德说,如果你把这个想法放在首位,它将消除大部分关于接地和接地的困惑。

正如Tom van Doren在图1中引用的那样,这种混淆为EMC顾问创造了大量业务。

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图1所示。汤姆·范多伦(Tom van Doren)喜欢指出,他的许多咨询工作都是基于业内对地面的困惑。

考虑到这一区别,任何EMC工程师都有两个重要的技能:识别产品中的返回路径和建立有效的接地策略。

高频电流通常通过信号路径附近的金属返回。这意味着我们都应该设计低阻抗返回路径,如平面,毗邻所有信号线。但低频回路电流对回路电阻的影响与回路电感的影响一样大。这意味着并行的多个返回路径可能为低频电流提供一个无意的返回路径,从而导致不同信号的共享公共阻抗。

只要有一个共同的阻抗,多个返回电流可以通过,就有机会从一个电流出现电压降,作为电压串扰到另一个电路。这就是地环路和地弹跳噪声的来源。

当用于携带返回电流的同一平面也连接到同轴电缆的外部屏蔽时,返回平面上的电压降有可能作为电压源驱动外部屏蔽中的电流,突然你就创造了一个偶极子天线。图2显示了一个示例,说明了这是如何发生的。

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图2。返回路径导体中的噪声如何有助于外部同轴电缆的辐射发射。

托德提出了四条有效的接地策略:

  1. 指定一个位置或一个不载流的金属结构作为零伏基准或地。
  2. 确保所有其他金属结构,包括连接的电缆和大型散热器,与接地电位的偏差不超过可接受的限制。
  3. 对于辐射发射(10s兆赫及更高),可接受的限值为1mv数量级。
  4. 为了安全起见,可接受的极限通常在10s伏特左右。

托德提出了最后一个离别的想法,“总是在分离电压平面下使用一个坚实的‘接地’返回平面。”

您可以在Todd的网站上找到有关EMC/PI/Si设计的最佳设计实践的更多指导。LearnEMC

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