公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)是(shi)指(zhi)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)回(hui)路(lu)和(he)受(shou)幹(gan)擾(rao)回(hui)路(lu)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)著(zhe)一(yi)個(ge)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)，噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)這(zhe)個(ge)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)電(dian)壓(ya)，傳(chuan)導(dao)給(gei)受(shou)幹(gan)擾(rao)的(de)回(hui)路(lu)。通(tong)過(guo)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)的(de)方(fang)式(shi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)，稱(cheng)為(wei)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)的(de)噪(zao)聲(sheng)。在(zai)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)
，由(you)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)，地(di)線(xian)往(wang)往(wang)呈(cheng)現(xian)較(jiao)大(da)的(de)阻(zu)抗(kang)。這(zhe)時(shi)，如(ru)果(guo)存(cun)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)路(lu)共(gong)用(yong)一(yi)段(duan)地(di)線(xian)，就(jiu)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)的(de)問(wen)題(ti)。以(yi)下(xia)將(jiang)用(yong)具(ju)體(ti)案(an)例(li)進(jin)行(xing)說(shuo)明(ming)。

 

1.問題描述

 

某產品在測試RE時超標嚴重，由於該產品是全金屬屏蔽設計，因此其發射路徑很容易鎖定。主要包括輸入電源線、輸出負載線
，RS485通信線。通過使用耦合夾分別對三個路徑的幹擾量進行測試
，最終確定RS485通信線輻射較大
，頻譜測試結果如下：

 

 

2.原因分析

 

按照以往的經驗
，通信線本身的輻射發射一般不會很高
，出現最多的一般為耦合、地線串擾等原因。因此針對該PCB板布局及走線方式進行排查分析，如下圖：

 

 

在該電路設計中RS485通訊口在PCB上隻是一個轉接作用，按道理不應該引入噪聲。通過觀察PCB布局可以發現，RS485端口由電阻、氣體放電管、TVS管組成了一個浪湧、ESD防護電路
，然後通過固定螺釘孔接PE（機殼）。同時發現接在該點PE的還有另外一路，即上方輔助電源Y電容的PE，因此輔助電源的噪聲可能通過浪湧防護電路竄入通信線導致輻射發射。

 

3.原理分析

 

 

從上圖中可以看清楚基本的連接情況

，即輔助電源輸入線的Y電容所連接的PE線與TVS管、氣體放電管的PE相連接後最後才連接到PCB板的接地孔。實際上兩者存在著一段共地線，這就有發生共阻抗耦合的可能性。由於PE線走線較長，且在PE線連接中存在過孔等情況，因此上麵的電路可以等效為如下情況：

 

 

其中Z1~Z3為PE線
、過孔所產生的阻抗

，Z4/Z5為氣體放電管、TVS管的等效阻抗。按照理想狀態
，電源的噪聲應該沿著I1方向流入PE接地點，即I=I1
；噪聲電流全部通過Y電容回流到PE。但是由於Z1~Z3的存在

，產生共阻抗耦合，部分噪聲電流沿著I2~I4方向流動。而且在高頻狀態下氣體放電管、TVS管的阻抗也急劇下降

，加劇了這種耦合。此時I2~I4不能忽略
，這樣噪聲電流直接耦合到RS485通信線上，由於通信線都比較長
，加劇了輻射發射，因此對RE的測試結果產生很大的影響。

 

 

4.結果驗證

 

驗證方法：通過在同一塊PCB中將TVS管、氣體放電管去掉
，然後使用頻譜分析儀測試的噪聲如下,幹擾包絡明顯消除。

 

 

綜(zong)合(he)以(yi)上(shang)實(shi)際(ji)案(an)例(li)，消(xiao)除(chu)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)的(de)途(tu)徑(jing)有(you)兩(liang)個(ge)，一(yi)個(ge)是(shi)減(jian)小(xiao)公(gong)共(gong)地(di)線(xian)部(bu)分(fen)的(de)阻(zu)抗(kang)
，這(zhe)樣(yang)公(gong)共(gong)地(di)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)也(ye)隨(sui)之(zhi)減(jian)小(xiao)，從(cong)而(er)控(kong)製(zhi)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he)。另(ling)一(yi)個(ge)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)的(de)接(jie)地(di)方(fang)式(shi)避(bi)免(mian)容(rong)易(yi)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)的(de)電(dian)路(lu)共(gong)用(yong)地(di)線(xian)，一(yi)般(ban)要(yao)避(bi)免(mian)強(qiang)電(dian)電(dian)路(lu)和(he)弱(ruo)電(dian)電(dian)路(lu)共(gong)用(yong)地(di)線(xian)，數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)和(he)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)共(gong)用(yong)地(di)線(xian)。如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)
，減(jian)小(xiao)地(di)線(xian)阻(zu)抗(kang)的(de)核(he)心(xin)問(wen)題(ti)是(shi)減(jian)小(xiao)地(di)線(xian)的(de)電(dian)感(gan)。這(zhe)包(bao)括(kuo)使(shi)用(yong)扁(bian)平(ping)導(dao)體(ti)做(zuo)地(di)線(xian)，用(yong)多(duo)條(tiao)相(xiang)距(ju)較(jiao)遠(yuan)的(de)並(bing)聯(lian)導(dao)體(ti)作(zuo)接(jie)地(di)線(xian)。對(dui)於(yu)印(yin)刷(shua)線(xian)路(lu)板(ban)，在(zai)雙(shuang)層(ceng)板(ban)上(shang)布(bu)地(di)線(xian)網(wang)格(ge)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)小(xiao)地(di)線(xian)阻(zu)抗(kang)
，在(zai)多(duo)層(ceng)板(ban)中(zhong)專(zhuan)門(men)用(yong)一(yi)層(ceng)做(zuo)地(di)線(xian)雖(sui)然(ran)具(ju)有(you)很(hen)小(xiao)的(de)阻(zu)抗(kang)，但(dan)這(zhe)會(hui)增(zeng)加(jia)線(xian)路(lu)板(ban)的(de)成(cheng)本(ben)。通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)接(jie)地(di)方(fang)式(shi)避(bi)免(mian)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)的(de)接(jie)地(di)方(fang)法(fa)是(shi)並(bing)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)
，。並(bing)聯(lian)接(jie)地(di)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)接(jie)地(di)的(de)導(dao)線(xian)過(guo)多(duo)。因(yin)此(ci)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)
，沒(mei)有(you)必(bi)要(yao)所(suo)有(you)電(dian)路(lu)都(dou)並(bing)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)，對(dui)於(yu)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)較(jiao)少(shao)的(de)電(dian)路(lu)


，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)串(chuan)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)。例(li)如(ru)
，可(ke)以(yi)將(jiang)電(dian)路(lu)按(an)照(zhao)強(qiang)信(xin)號(hao)，弱(ruo)信(xin)號(hao)，模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)
，數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)等(deng)分(fen)類(lei)，然(ran)後(hou)在(zai)同(tong)類(lei)電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)用(yong)串(chuan)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)，不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)並(bing)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)。

 

本文轉載自韜略科技。

 

 

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