고주파 설계에서 접지를 다루는 방법

고주파 설계는 접지 문제를 해결해야 합니다. 접지와 관련하여 해결해야 할 몇 가지 문제가 있습니다. 여기에는 접지 도체 및 접지 본드의 임피던스, 저주파 신호를 지배하는 DC 경로, 단일 지점 접지 등이 포함됩니다.

접지 도체의 임피던스

일반적인 접지 전기 시스템의 접지 전극은 서비스, 변압기 및 기둥의 선로 측에 위치한 접지봉과 평행하게 배치됩니다. 테스트 중인 봉은 접지 전극에 연결됩니다. 선로 측 접지봉의 등가 저항은 무시할 수 있는 수준입니다.

단일 지점 접지 방식은 1MHz 미만의 주파수에서는 허용되지만 고주파수에서는 바람직하지 않습니다. 단일 지점 접지 리드는 와이어 인덕턴스 및 트랙 커패시턴스로 인해 접지 임피던스를 높이고 표유 커패시턴스는 의도하지 않은 접지 복귀 경로를 생성합니다. 고주파 회로의 경우 다점 접지가 필요합니다. 그러나 이 방법은 자기장 유도에 취약한 접지 루프를 생성합니다. 따라서 특히 회로에 민감한 부품이 포함되는 경우 하이브리드 접지 루프를 사용하지 않는 것이 중요합니다.

접지 노이즈는 고주파 회로에서 큰 문제가 될 수 있으며, 특히 회로가 전원 공급 장치에서 큰 변동 전류를 끌어오는 경우 더욱 그렇습니다. 이 전류는 공통 접지 리턴으로 흐르며 오류 전압 또는 DV를 유발합니다. 이는 회로의 주파수에 따라 달라집니다.

본딩 컨덕터의 임피던스

본딩 컨덕터의 저항은 1밀리옴 미만이어야 하는 것이 이상적입니다. 그러나 더 높은 주파수에서는 본딩 컨덕터의 동작이 더 복잡해집니다. 기생 효과와 잔류 커패시턴스가 병렬로 나타날 수 있습니다. 이 경우 본딩 컨덕터는 병렬 공진 회로가 됩니다. 또한 도체의 외부 표면을 통한 전류의 흐름인 스킨 효과로 인해 높은 저항을 나타낼 수 있습니다.

전도성 간섭 커플링의 일반적인 예로는 접지 리턴이 있는 마이크로프로세서에 공급되는 모터 또는 스위칭 회로를 들 수 있습니다. 이 경우 접지 도체의 임피던스가 작동 주파수보다 높기 때문에 회로가 공진될 가능성이 높습니다. 이 때문에 본딩 도체는 일반적으로 여러 지점에서 서로 다른 본딩 길이로 본딩됩니다.

저주파 신호에 지배적인 DC 경로

저주파 신호에 대한 DC 경로 지배가 고주파 회로보다 구현하기 쉽다고 널리 알려져 있습니다. 그러나 이 방법은 특히 통합 구현에서 몇 가지 한계가 있습니다. 이러한 제한 사항에는 플리커 노이즈, DC 전류 오프셋 및 큰 시간 상수가 포함됩니다. 또한 이러한 설계는 일반적으로 큰 저항과 커패시터를 사용하므로 열 노이즈가 크게 발생할 수 있습니다.

일반적으로 고주파 신호의 복귀 전류는 루프 면적과 인덕턴스가 가장 적은 경로를 따릅니다. 즉, 대부분의 신호 전류는 신호 트레이스 바로 아래의 좁은 경로를 통해 평면에서 되돌아오게 됩니다.

단일 지점 접지

단일 지점 접지는 번개로부터 통신 사이트를 보호하는 데 필수적인 요소입니다. 이 기술은 효과적인 결합 외에도 구조적인 낙뢰 보호 기능을 제공합니다. 낙뢰가 발생하기 쉬운 지역에서 광범위하게 테스트되었으며 효과적인 방법임이 입증되었습니다. 하지만 단일 지점 접지만이 유일한 고려 사항은 아닙니다.

회로 간의 전력 레벨 차이가 큰 경우 직렬 단일 지점 접지를 사용하는 것이 실용적이지 않을 수 있습니다. 결과적으로 큰 복귀 전류가 저전력 회로를 방해할 수 있습니다. 전력 레벨 차이가 적은 경우 병렬 단일 지점 접지 방식을 사용할 수 있습니다. 그러나 이 방법에는 많은 단점이 있습니다. 단일 지점 접지는 비효율적일 뿐만 아니라 더 많은 양의 접지가 필요하며 접지 임피던스도 증가합니다.

단일 지점 접지 시스템은 일반적으로 저주파 설계에 사용됩니다. 그러나 회로가 고주파에서 작동하는 경우 다점 접지 시스템을 선택하는 것이 좋습니다. 고주파 회로의 접지면은 두 개 이상의 회로가 공유해야 합니다. 이렇게 하면 자기 루프가 발생할 가능성이 줄어듭니다.

전력 간섭

전력 간섭은 회로의 성능을 저하시키고 심각한 신호 무결성 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 고주파 설계에서 전력 간섭을 처리하는 것은 필수적입니다. 다행히도 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법이 있습니다. 다음 팁은 고주파 설계에서 전력 간섭의 양을 줄이는 데 도움이 됩니다.

먼저 전자기 간섭이 어떻게 발생하는지 이해하세요. 간섭에는 연속 간섭과 임펄스 간섭의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 지속적인 간섭은 인공 및 자연적인 원인으로 인해 발생합니다. 두 가지 유형의 간섭은 모두 결합 메커니즘과 반응이 특징입니다. 반면 임펄스 노이즈는 짧은 시간 내에 간헐적으로 발생합니다.