Kaip elgtis su įžeminimu aukšto dažnio dizaine

Aukšto dažnio konstrukcijose reikia spręsti įžeminimo klausimą. Kalbant apie įžeminimą, reikia spręsti keletą klausimų. Tarp jų - įžeminimo laidininkų ir įžeminimo jungčių varža, nuolatinės srovės kelias, kuriame dominuoja žemo dažnio signalai, ir vieno taško įžeminimas.

Įžeminimo laidininkų varža

Tipinės įžemintos elektros sistemos įžeminimo elektrodas yra lygiagretus įžeminimo strypams, esantiems linijos pusėje, transformatoriuose ir stulpuose. Bandomasis strypas prijungiamas prie įžeminimo elektrodo. Linijos pusės įžeminimo strypų ekvivalentinė varža yra nereikšminga.

Vieno taško įžeminimo metodas yra priimtinas mažesniems nei 1 MHz dažniams, tačiau mažiau pageidautinas aukštiems dažniams. Vieno taško įžeminimo laidas padidins įžeminimo varžą dėl laido induktyvumo ir bėgių talpos, o dėl klaidžiojančios talpos atsiras nenumatytų įžeminimo grįžtamųjų kelių. Didelio dažnio grandinėms būtinas daugiataškis įžeminimas. Tačiau šis metodas sukuria įžeminimo kilpas, kurios yra jautrios magnetinio lauko indukcijai. Todėl svarbu vengti hibridinių įžeminimo kilpų naudojimo, ypač jei grandinėje bus jautrių komponentų.

Įžeminimo triukšmas gali būti didelė problema aukšto dažnio grandinėse, ypač kai grandinės iš maitinimo šaltinio ima dideles kintamas sroves. Ši srovė teka bendruoju žemės grįžtamuoju ryšiu ir sukelia klaidingą įtampą arba DV. Ji kinta priklausomai nuo grandinės dažnio.

Jungiamųjų laidininkų varža

Idealiu atveju jungiamųjų laidininkų varža turėtų būti mažesnė nei vienas miliohmas. Tačiau aukštesniuose dažniuose jungiamojo laidininko elgsena yra sudėtingesnė. Jame gali pasireikšti parazitinis poveikis ir lygiagrečiai esanti liekamoji talpa. Tokiu atveju jungiamasis laidininkas tampa lygiagrečiąja rezonansine grandine. Jis taip pat gali pasižymėti didele varža dėl odos efekto, t. y. srovės tekėjimo per išorinį laidininko paviršių.

Tipiškas laidžiojo trikdžio ryšio pavyzdys yra variklio arba perjungimo grandinė, maitinama į mikroprocesorių su įžeminimo grįžtamuoju ryšiu. Šioje situacijoje įžeminimo laidininko varža yra didesnė už jo darbinį dažnį, todėl tikėtina, kad grandinė rezonuoja. Dėl šios priežasties įžeminimo laidininkai paprastai jungiami keliuose taškuose, naudojant skirtingus jungimo ilgius.

Nuolatinės srovės kelias dominuoja žemo dažnio signalams

Plačiai paplitusi nuomonė, kad žemo dažnio signalų nuolatinės srovės kelią dominuojantį žemo dažnio signalams yra lengviau įgyvendinti nei aukšto dažnio grandines. Tačiau šis metodas turi keletą apribojimų, ypač integruotose realizacijose. Šie apribojimai apima mirgėjimo triukšmą, nuolatinės srovės poslinkį ir dideles laiko konstantas. Be to, tokiose konstrukcijose paprastai naudojami dideli rezistoriai ir kondensatoriai, kurie gali sukelti didelį šiluminį triukšmą.

Paprastai aukšto dažnio signalų grįžtamoji srovė eina mažiausio kontūro ploto ir mažiausio induktyvumo keliu. Tai reiškia, kad didžioji dalis signalo srovės grįžta į plokštumą siauru keliu tiesiai po signalo pėdsaku.

Vieno taško įžeminimas

Vieno taško įžeminimas yra esminis elementas apsaugant ryšių objektus nuo žaibo. Be veiksmingo sujungimo, šis metodas užtikrina ir konstrukcinę apsaugą nuo žaibo. Jis buvo plačiai išbandytas žaibo pažeistose vietovėse ir pasirodė esąs veiksmingas metodas. Tačiau vieno taško įžeminimas nėra vienintelis aspektas.

Jei galios lygio skirtumas tarp grandinių yra didelis, gali būti nepraktiška naudoti nuoseklųjį vieno taško įžeminimą. Atsiradusi didelė grįžtamoji srovė gali trukdyti mažos galios grandinėms. Jei galios lygio skirtumas yra mažas, galima naudoti lygiagretaus vieno taško įžeminimo schemą. Tačiau šis metodas turi daug trūkumų. Vieno taško įžeminimas ne tik neefektyvus, bet ir reikalauja didesnio įžeminimo kiekio, be to, didina įžeminimo varžą.

Vieno taško įžeminimo sistemos paprastai naudojamos žemesnio dažnio konstrukcijose. Tačiau jei grandinės veikia aukštais dažniais, gali būti geras pasirinkimas naudoti daugiataškio įžeminimo sistemą. Aukšto dažnio grandinės įžeminimo plokštuma turėtų būti bendra dviem ar daugiau grandinių. Taip sumažės magnetinių kilpų atsiradimo tikimybė.

Maitinimo trukdžiai

Maitinimo trukdžiai gali pabloginti grandinės veikimą ir net sukelti rimtų signalo vientisumo problemų. Todėl projektuojant aukšto dažnio grandines būtina spręsti galios trikdžių problemą. Laimei, yra metodų, kaip spręsti šias problemas. Toliau pateikti patarimai padės sumažinti galios trukdžių kiekį aukšto dažnio projektuose.

Pirmiausia supraskite, kaip atsiranda elektromagnetiniai trukdžiai. Yra du pagrindiniai trukdžių tipai: nuolatiniai ir impulsiniai. Nuolatiniai trukdžiai atsiranda dėl žmogaus sukurtų ir natūralių šaltinių. Abiejų tipų trikdžiams būdingas ryšio mechanizmas ir atsakas. Kita vertus, impulsiniai trikdžiai atsiranda su pertrūkiais ir per trumpą laiką.