電源返回路徑與I/O信號(hào)接地

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電源返回路徑與I/O信號(hào)接地

一、板間接口信號(hào)

有一類信號(hào)我們還沒有討論到，那就是在某個(gè)裝置中從一塊電路板傳送到另一塊電路板的那些信號(hào)。一般這些信號(hào)是已經(jīng)處理過的數(shù)字控制信號(hào)或模擬信號(hào)，因此電平不會(huì)很低，不容易受地噪聲的影響，電流也不會(huì)太高而產(chǎn)生顯著的噪聲。為了全面地考察地回路，這些信號(hào)不應(yīng)該被遺漏：問題是，對(duì)它們要做些什么？
答案通常是什么也不做。如果板間信號(hào)明確不包含地回路，那么信號(hào)返回電流必須沿電源適配器連線流動(dòng)，因此接口將承受這些線上存在的所有地注入噪聲Vn(圖1.12)。

圖1.12 板間的地噪聲
不過如果你的接地方案是經(jīng)過深思熟慮的，那么這些噪聲可能還不足以影響接口的工作。例如，100mV的噪聲串行注入到噪聲余量為1V的CMOS邏輯接口是沒有直接影響的。或者，交流噪聲注入到接口輸入端采用了很好濾波的直流模擬信號(hào)也是可以忍受的。

二、分割信號(hào)回路

偶然會(huì)有長距離地回路的情況，這對(duì)接口是不太好的。典型情況有：
· 當(dāng)傳送的是高速數(shù)字信號(hào)，而地回路又具有太大電感時(shí)，將導(dǎo)致信號(hào)過渡處發(fā)生振鈴；
· 當(dāng)連接的是不能忍受注入噪聲的精密模擬信號(hào)或低電壓直流差分信號(hào)時(shí)。
如果你試圖為感興趣的信號(hào)提供局部板間地線來解決這些問題的話，你可以需要冒為電源適配器返回電流提供另一條路徑的風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)不到局部地線的目的。只有一部分電源適配器返回電流將在本地鏈路中流動(dòng)(圖1.13)，具體比例取決于相關(guān)阻抗，你可能會(huì)退回到起點(diǎn)。

圖1.13 經(jīng)過板間鏈路的電源適配器返回電流
如果你真的需要局部信號(hào)回路，但地返回電流用起來又有麻煩，那么你可以采用下面兩種方法：
· 將接口輸入側(cè)的地回路(圖1.14)和PCB上的其它地分割開來。這樣做可以具有將板內(nèi)的地噪聲注入點(diǎn)移到輸入緩沖器之后的效果，從而達(dá)到你的目的。這種方案在實(shí)施時(shí)需要在空隙X-X中放置一個(gè)幾歐姆的“阻塞”電阻。這樣可以阻止直流地的電流流動(dòng)，因?yàn)樗淖杩瓜鄬?duì)高于正確地路徑的阻抗，但它在高頻時(shí)能有效地將輸入緩沖器連接到其父地，如果板間鏈路斷開時(shí)能夠防止它懸浮。

· 在接口處使用差分連接。這時(shí)的信號(hào)電流是平衡的，不需要地回路。任何地噪聲都以共模方式注入，并被輸入緩沖器所抵消。當(dāng)高速或低電平信號(hào)必須相隔一定距離通信時(shí)，這種技術(shù)很常見，對(duì)于板間電平信號(hào)來說這種技術(shù)也是適用的。當(dāng)然，這種技術(shù)比典型的單端接口要昂貴，因?yàn)樗枰獙ｉT的緩沖驅(qū)動(dòng)器和接收器。

圖1.14 分割地回路

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| 發(fā)布時(shí)間：2018.06.20 來源：電源適配器廠家

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