漫說(shuō)接地原則

      以前談到電源去耦，我警告過(guò)糟糕的去耦會(huì )增加放大器的失真。一位讀者問(wèn)了一個(gè)有趣的問(wèn)題，去耦電容的接地腳應該在哪里接地才能消除這個(gè)問(wèn)題呢?

　　這個(gè)問(wèn)題升級到關(guān)于正確接地的技術(shù)。題目太大了，不過(guò)我也許能夠提供一些啟發(fā)性的例子。

　　Figure 1是反向放大電路與同相放大電路及其雜散接地寄生電阻和電感(用紅色標出)。節點(diǎn)A、B、C是理想地。但如果電流流過(guò)接地的寄生阻抗，這些節點(diǎn)將形成不同的電位。這些寄生的阻抗會(huì )使得對地失真電流影響到輸入信號。

　　問(wèn)題是“去耦電容的接地端應該連在哪里”。這是重點(diǎn)。從運放電源腳流進(jìn)的電流(也流經(jīng)去耦電容)會(huì )引起失真，因為電流只提供了半個(gè)正弦波。如果失真(或其他干擾)電流流過(guò)一個(gè)脆弱的地節點(diǎn)，它會(huì )增加放大器的失真(或其他誤差)。

　　一個(gè)干擾或失真電流流進(jìn)A節點(diǎn)直接影響了輸入信號的參考地，形成誤差。同樣地，對地電流注入節點(diǎn)B形成了一個(gè)輸入信號(在第一個(gè)電路中，加在反向輸入端上)。對地電流流過(guò)節點(diǎn)C直接形成一個(gè)輸出電壓的誤差。節點(diǎn)C也許不那么脆弱，因為誤差信號沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大器的放大。

　　去耦電容應該連接在節點(diǎn)G上。因為即使在其對地電流的路徑上有額外的分布電阻，但在G上的電壓變化對關(guān)鍵節點(diǎn)的影響相同，所以不會(huì )注入新的誤差或失真。圖上的運放用單電源供電。運放的地連接(畫(huà)在三角形上方)也應該連在G上。一個(gè)雙電源運放電路會(huì )有另外對于負電源的去耦電容，同樣應該連在G上。

　　有一個(gè)方案可以建立一個(gè)具有上述節點(diǎn)G接地特性的電路板。規則很簡(jiǎn)單——輸入端的地到電阻R1的線(xiàn)路應該是一條干凈的路徑，中間沒(méi)有其他的連接以免影響此路徑上的電流(如Figure 2所示)。然后，這個(gè)輸入地的線(xiàn)路可以連接到一個(gè)能滿(mǎn)足要求的阻抗更低的地或地平面。如果這個(gè)電路有增益，輸出誤差就沒(méi)那么關(guān)鍵，但你依舊想要用一條單獨的線(xiàn)路來(lái)將地引到輸出端。

　　輸入地不應該通過(guò)輸入連接器連接到設備的機箱上。因為這會(huì )給其他對地線(xiàn)產(chǎn)生干擾的噪聲(例如交流主要地電流)提供可乘之機，將噪聲注入到干凈的地線(xiàn)上。

　　一個(gè)簡(jiǎn)單的博文不能覆蓋到全部與接地有關(guān)的”藝術(shù)”。有時(shí)候它像魔法，歐姆定律永遠都起作用。

　　關(guān)于對地電流的流向以及它們是如何影響電路的思考，總是一個(gè)好的開(kāi)始。