Q. 小信號電路中短長度銅的電阻肯定不重要嗎？

A. 考慮一個具有 16 kohms 輸入阻抗的 5 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。假設(shè)其輸入的信號導(dǎo)體由 10 cm 的典型 PC 軌道組成 - 0.25 mm （0.010“） 寬和 0.038 mm （0.0015”） 厚。在室溫下，這將具有大約 0.18 歐姆的電阻，略小于 2 x 2-165 科姆;這引入了滿量程2 LSB的增益誤差。

有人可能會爭辯說，如果PC軌道更寬，問題就會減少 - 事實上，在模擬電路中，使用寬軌道幾乎總是更好;但許多布局繪圖員（和PC設(shè)計程序）更喜歡信號導(dǎo)體的最小寬度軌道。在任何情況下，計算軌道電阻及其在每個可能導(dǎo)致問題的位置的影響尤為重要。

Q. 電路板底部額外寬度的軌道與金屬的電容不會引起問題嗎？

答：很少。盡管PC軌道的電容很重要（即使在為低頻設(shè)計的電路中，因為低頻電路可以在HF處寄生振蕩），并且應(yīng)始終進行評估，但如果以前不存在較寬軌道的額外電容，則不太可能引起問題。如果有問題，可以移除小面積的接地層以降低接地電容。

問：拿著它！什么是接地層？

一個。如果PCB的整個側(cè)面（或一整層，在多層PCB的情況下）由用作接地的連續(xù)銅組成，則稱為“接地層”。它將具有任何接地配置中盡可能小的電阻和電感。如果系統(tǒng)使用接地層，則不太可能遇到接地噪聲問題。

問：我聽說接地層很難制造。

答：二十年前，這有一定的道理。如今，聚碳酸酯粘合劑、阻焊劑和波峰焊技術(shù)的改進使地平面 PCB 的制造成為常規(guī)操作。

Q. 您說使用接地層的系統(tǒng)“不太可能”遇到接地噪聲問題。它不能解決哪些剩余的地面噪聲問題？

A.具有接地噪聲的系統(tǒng)的基本電路如圖所示。即使使用接地層，電阻和電感也不會為零，如果外部電流源足夠強，也會破壞精密信號。

通過布置PCB，使高電流不會在接地電壓可能破壞精密信號的區(qū)域流動，可以將問題降至最低。有時，接地層中的斷路或槽可以將大接地電流從敏感區(qū)域轉(zhuǎn)移，但接地層中的斷路也可以將信號重新路由到敏感區(qū)域，因此必須謹(jǐn)慎使用該技術(shù)。

Q. 我如何知道接地層中存在哪些壓降？

A.它們通常應(yīng)該被測量;但是，有時可以根據(jù)接地層材料的電阻（標(biāo)準(zhǔn) 1 盎司銅的電阻為 0.45 MoHms/平方）和電流流過的長度來計算它們，但計算可能很復(fù)雜。在直流和低頻（dc-50 kHz）下，可以使用儀表放大器（如AMP-02或AD620）測量壓降。

放大器設(shè)置為增益為1，000，并連接到增益為5 mV/div的示波器。放大器可以由與被測電路相同的電源供電，也可以由其自身的電源供電，但放大器的接地、其電源（如果分開）和示波器必須連接到被測電路的電源接地。

然后，可以通過將探頭施加到接地平面上任何兩點之間的電壓來測量這些點。放大器增益和示波器靈敏度的組合使測量靈敏度為5 μV/div。放大器噪聲會使示波器走線膨脹到約3 μV寬的頻帶，但仍有可能以約1 μV的分辨率進行測量，足以識別大多數(shù)低頻接地噪聲問題;鑒定是治愈的80%。

問：執(zhí)行此測試時是否有任何注意事項？

A.任何使探頭引線穿線的交變磁場都會在其中感應(yīng)電壓。這可以通過將探頭短路在一起（并電阻接地以提供偏置電流路徑）并觀察示波器走線來測試;通過重新定位引線或采取措施消除磁場，可以最大限度地減少由感應(yīng)拾取引起的交流波形。還必須確保放大器的接地連接到系統(tǒng)接地;沒有此連接，沒有偏置電流返回路徑的放大器將無法工作;接地還可確保此連接不會干擾正在測量的電流分布。

Q. 如何測量高頻接地噪聲？

A.很難制造出合適的寬帶寬儀表放大器，因此在HF和VHF中，無源探頭更合適。它由一個鐵氧體環(huán)形線圈（6-8 mm OD）繞組組成，繞有兩個線圈，每個線圈6-10匝。一個線圈連接到頻譜分析儀的輸入端，另一個連接到探頭，以構(gòu)成高頻隔離變壓器。

該測試與LF測試類似，但頻譜分析儀將噪聲顯示為幅度-頻率圖。雖然這與時域信息不同，但噪聲源可能更容易通過其頻率特征識別;此外，與寬帶示波器相比，使用頻譜分析儀可提供至少 60 dB 的靈敏度。

Q. 導(dǎo)線的電感呢？

A.在較高頻率下，不應(yīng)忽視導(dǎo)線和PC軌道引線的電感。以下是計算直線電感和線路電感的一些近似值。

例如，1 cm 的 0.25 mm 軌道的電感為 10 nH。

但感抗通常比雜散磁通切割感性環(huán)路和感應(yīng)電壓的問題要小得多;環(huán)路面積必須最小化，因為電壓與其成正比。在有線電路中，使用雙絞線很容易做到這一點。

在電路板中，引線和返回路徑應(yīng)靠得很近;布局中相當(dāng)小的變化通常會將影響降至最低。

在該電路中，互感將來自高電平源A的能量耦合到低電平電路B中。

減少面積和增加間距將最大限度地減少影響。

通常，所需要的只是最小化環(huán)路面積并最大化潛在干擾環(huán)路之間的距離。偶爾需要磁屏蔽，但它價格昂貴且容易造成機械損壞;盡可能避免它。

審核編輯：郭婷