八.EMC接地设计学习笔记

EMC接地设计

• EMC接地定义

1. 地分类：模拟工作地、数字工作地、电源地、保护地等
2. 定义：电路电压的参考点 接地是电流返回其源的低阻抗通道
3. 良好的接地要求：地回路阻抗小   信号（电源）回路面积小

• 接地对EMC影响

1. 地电位差——产生共模干扰（BCI干扰测试can线加共模电流）

U=L*di/dt计算，电感与地走线粗细、长度、面积、形状有关，运行频率越高，电流变化越快，时间越短，相应产生地上电压越高！

地电位差——共模干扰电压（外壳有干扰，电流流经工作地时产生的共模噪声电压）

1. 地设计对抗扰度的影响

外部传导干扰，通过地上阻抗形成地电位差，带来产品性能下降

外部辐射干扰，通过地与信号环路形成环路干扰，带来产品异常

1. 静电放电对产品的影响

传导：IO端口和地（加TVS管）  辐射：耦合板放电

1. EMI影响分析——回路面积越大，辐射越强

差模辐射：信号、电源与地形成环天线

共模辐射：共模电压形成棒天线模型

• EMC接地要点

1. 产品接地设计要点：减小信号回路面积——S    降低公共高频阻抗——Z

A．对于单面板来说，就是走线在同一面。通常布线来说，先走通信号线，电源线然后在布地线，走不通时采取跳线方式。这样主要考虑产品功能，电磁兼容方面需要重点考虑：1）、信号回路与电源回路需要小；

2）、地面积尽量大，降低地阻抗；

3），空白地方尽量铺地，同时不能有悬浮地，系统跳线连接。

B．对于双板来说，采用网格接地或者接地平面方式可以有效减小地线阻抗，并且有利于电源回路和信号回路的回路面积控制；不建议采用梳状接地方式，对于网格接地应做到地线尽可能短粗，以减小地线阻抗。

1）网格地设计­——降低接地线电阻

将接地线与接地螺栓，接地极牢靠地连接；采用良好的导电材料，上下层过孔降低接地阻抗

多层板接地设计——不能跨分割（都有GND平面）

• 混合地设计——分地

1．分地设计、电源信号滤波、模拟电路加屏蔽罩，传导辐射从电源与地进行处理

2．通常产品上不同地之间是可以按照功能区域进行分地，关键点在不同地连接处理问题，对于模拟开关芯片，数模地建议不分。

3．无论分地与否，信号回流第一位，保证功能正常；信号回流走阻抗最小路径而不是最短路径，分地连接处不能有高阻抗器件（磁珠），建议用铜皮短接

• 模拟地与数字地设计

模拟地与数字地采用“分区但不完全分割地”单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线；一般推荐多点的电容连接，电容值推荐1nF,可根据实际情况调整。

• 功率地设计

功率驱动芯片本身不走大电流，芯片的主要电流回路如下，左边黑色部分是控制部分走线回流路径，右边外围红色部分为功率电流回路路径，中间绿色、黄色、蓝色为模拟电流回流路径。三种电平具有公共的地电位，模拟与功率可以在MOS管下方连接在一起，但数字与模拟在前直接连一起。

• 射频地与数字地设计

1. 射频地与数字地连接——分区但不完全分割地，单点连接，电容连接1nF

a射频类产品射频地与数字地一定分开

b相关地对应区域信号回流小，双面单板铺地设计

c电源信号接口滤波处理

d射频电路电源滤波

• 接口地设计

1.内部干扰源头，参考于数字地，来源于数字地，滤波滤到数字地；外部干扰来自于大地，滤波到大地。

2.接口滤波设计

3.CS干扰分析

CS测试的干扰实际就是对电缆每个信号加入共模干扰，干扰对大地的阻抗为150Ω共模干扰。

解决CS问题：共模干扰电流泄放到地，同时保证对接口电路干扰足够小。

4.接口地设计

为了泄放外部干扰电流，需在单板接口处设置接口地

接口地一定接金属外壳，同时接大地

如果没有金属机壳，没有大地，那么接口地与单板地设计为同一个地。

变压器下边要掏空，初次级要分开；

• 数字地与机壳地设计

1.产品接地设计：从降低阻抗、泄放共模干扰角度。数字地与机壳地连接，连接方式有直接等电位连接或阻容方式连接（通常在医疗行业，电力行业考虑漏电流或绝缘电压时，高压电容并百兆电阻连接）

2.单板地与金属结构塔接

单点连接相当于单板地与外壳串联连接，多点连接相当于单板地与外壳并联连接（多点连接可泄放干扰电流，降低阻抗）