GND不等電位時(shí)，單端電路會(huì)變成差分電路

時(shí)間：2020-11-23 15:16:29

關(guān)鍵字： PCB 電路板

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[導(dǎo)讀]在繪制原理圖時(shí)，人們對(duì)系統(tǒng)接地回路（或GND）符號(hào)總是有些想當(dāng)然。GND符號(hào)遍及原理圖的各個(gè)角落，而且原理圖假定不同的GND在印刷電路板（PCB）上都將處在相同的電勢(shì)下。事實(shí)上，經(jīng)過GND阻抗的電流會(huì)在PCB上的GND連接之間創(chuàng)建電壓差。單端dc電路對(duì)這些GND壓差尤其敏感，因?yàn)轭A(yù)期的單端電路可轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘蛛娐?，?dǎo)致輸出誤差。

在繪制原理圖時(shí)，人們對(duì)系統(tǒng)接地回路（或GND）符號(hào)總是有些想當(dāng)然。GND符號(hào)遍及原理圖的各個(gè)角落，而且原理圖假定不同的GND在印刷電路板(PCB)上都將處在相同的電勢(shì)下。

事實(shí)上，經(jīng)過GND阻抗的電流會(huì)在PCB上的GND連接之間創(chuàng)建電壓差。單端dc電路對(duì)這些GND壓差尤其敏感，因?yàn)轭A(yù)期的單端電路可轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘蛛娐罚瑢?dǎo)致輸出誤差。

我們以以下所示標(biāo)準(zhǔn)非反相放大器電路為例加以說明。在輸入電源VIN和輸入電阻器RI的GND電勢(shì)相等時(shí)，適用于我們熟悉的電路增益1+RF/RI。因此，100mV輸入信號(hào)乘以10V/V增益，就等于1V的輸出。

在下圖所示電路中，輸入電源GND與RIGND連接之間已插入一個(gè)電壓源VGND2。結(jié)果=修改的傳輸函數(shù)+VGND2電壓×-RF/RI反相電路增益。10mV的GND電勢(shì)差可將所需1V輸出降低90mV，降至0.91V。與所需的1V輸出相比，這相當(dāng)于9%的相對(duì)誤差。

在以下所示電路中，當(dāng)輸出電壓參考第三個(gè)GND電勢(shì)VGND3時(shí)，傳輸函數(shù)會(huì)進(jìn)一步受到影響。VGND3電壓將直接從前一個(gè)輸出傳輸函數(shù)中減去。所以與所需的1V輸出相比，20mVVGND3電壓可將輸出電壓降至890mV，相當(dāng)于11%的誤差。

使用適當(dāng)?shù)腜CB布局技術(shù)使電路輸入電源、輸入電阻器以及輸出電壓的GND處于相同的電勢(shì)下，這樣可減少以上兩個(gè)實(shí)例中出現(xiàn)的問題。最佳解決方案是使用常見的"星形"GND方法使重要的GND連接在物理上相互靠近。

這將降低在GND連接之間產(chǎn)生的PCB阻抗，進(jìn)而可減少它們之間的任何電壓電勢(shì)差異。在以下所示示例電路原理圖與布局中，輸入電源、輸出電壓與輸入電阻器的GND連接都在PCB的頂層挨著。這可防止單端電路變成差分電路！

總之，下次有任何dc電路性能問題時(shí)，請(qǐng)檢查所有重要GND連接的電壓電勢(shì)是否都相等。

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