DC-DC轉換器接地環(huán)路詳解

　　DC-DC轉換器為整個(gè)系統中的各個(gè)電路供電。盡管每個(gè)電路在測試臺上可能表現很好，但系統整體性能卻往往達不到各個(gè)電路的性能效果。為什么？有許多潛在因素，而系統中各個(gè)電路的整體接地系統是首要原因。設計師需要非常清楚每個(gè)電路如何接地，系統中是否存在接地環(huán)路。

　　當兩個(gè)電路和/或系統之間存在一個(gè)以上對地連接時(shí)就構成了接地環(huán)路。重復接地通道相當于形成一個(gè)接收接口信號的環(huán)形天線(xiàn)(電流通過(guò)接地電阻轉換成電壓)。接收接地環(huán)路感應電壓的后果是，隨著(zhù)感應電壓的疊加造成系統對地基準電壓不穩。這些感應噪聲電壓會(huì )成為整個(gè)系統響應的一部分!

　　此外，接地環(huán)路形成一條共用線(xiàn)，導致接地電流經(jīng)一個(gè)以上通道回到系統對地端接地極原點(diǎn)。例如，多臺計算機的電源通過(guò)公共辦公布線(xiàn)配置中的接地彼此連接在一起，但也可以通過(guò)數據通信布線(xiàn)連接。因此，計算機彼此之間往往通過(guò)一條以上接地通道連接。多臺計算機之間存在多條接地通道時(shí)，其形成的配置稱(chēng)為“接地環(huán)路”。每當出現接地環(huán)路時(shí)，接地基準點(diǎn)會(huì )接收疊加信號，形成系統干擾和噪聲。

　　當系統中的某些組件由不同的地線(xiàn)，而不是系統中其他組件供電，或系統中兩個(gè)電路之間對地電位不一樣時(shí)，測量、通信或視頻系統會(huì )產(chǎn)生接地環(huán)路。通常，對地連接的電位差會(huì )造成電流流動(dòng)。這樣會(huì )調制電路輸入，正常輸入中出現其他信號。圖1所示例子中，兩個(gè)接地儀器通過(guò)信號線(xiàn)接地，以及主地線(xiàn)互連。這種情況下，線(xiàn)路中1A電流會(huì )在兩個(gè)儀器接地點(diǎn)之間形成0.1V電壓差。

圖1 典型的接地環(huán)路

　　由于儀器之間存在電壓差，互連導線(xiàn)中的信號會(huì )將這種壓差加入信號中，造成導線(xiàn)出現電壓“交流聲”。這是音頻信號中聽(tīng)到60 Hz噪聲(或視頻信號出現水平干擾)的一個(gè)原因。另一個(gè)問(wèn)題是信號線(xiàn)纜地線(xiàn)中流動(dòng)的電流。這種電流也會(huì )傳入線(xiàn)纜和設備。設計師總是注意接地端的接地，卻往往未優(yōu)化設計，從而消除本底噪聲的靈敏度。因此，正確設計系統內部接地線(xiàn)路時(shí)，確保接地環(huán)路電流不會(huì )造成系統產(chǎn)生問(wèn)題是最基本的要求。

　　另一個(gè)例子，接地環(huán)路是多個(gè)音頻-可視系統組件連接在一起時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題。音頻系統常見(jiàn)的噪聲往往是接地環(huán)路問(wèn)題造成的。此外，可聞“交流聲”也是典型的接地環(huán)路問(wèn)題(當然，這取決于所在國家使用的AC電源電壓頻率)。當然，接地環(huán)路問(wèn)題最常見(jiàn)的例子是，系統使用與插座連接的儀器，而另一臺儀器連接房間中其他位置不同的接地插座。

　　理想情況下，一個(gè)房間中的每個(gè)系統應連接到同一個(gè)接地端，信號/天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )最終也連接到同一接地點(diǎn)。這是理想的，因為系統和每個(gè)儀器的接地是由同一接地基準點(diǎn)對點(diǎn)連接(中央地線(xiàn)星狀連接模式)。這種情況下，必須考慮某些設備(和系統)還采用屏蔽線(xiàn)鏈接。電流從一臺設備經(jīng)地線(xiàn)流入另一臺設備，然后通過(guò)屏蔽線(xiàn)返回第一臺設備。這個(gè)環(huán)路也會(huì )拾取附近磁場(chǎng)和射頻發(fā)射器(如手機)的干擾。結果，聽(tīng)到被放大的不需要的信號。順便指出，接地環(huán)路在以下情況下不會(huì )產(chǎn)生問(wèn)題：

　　1)環(huán)路中的導線(xiàn)不傳送電流；

　　2)環(huán)路未暴露在外部變化的磁場(chǎng)下；

　　3)附近沒(méi)有射頻干擾。

　　如果地線(xiàn)中有電流流動(dòng)，當存在一定電位差時(shí)會(huì )產(chǎn)生噪聲干擾。此外，很小的電壓差也會(huì )在信號中加入噪聲。這種情況會(huì )造成音頻交流聲、視頻干擾圖像和計算機網(wǎng)絡(luò )傳輸誤差。

　　良好的模擬系統設計、模擬系統測試測量需要認真設計系統接地通道，避免出現接地環(huán)路。