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[导读] 在绘制原理图时,人们对系统接地回路(或 GND)符号总是有些想当然。GND 符号遍及原理图的各个角落,而且原理图假定不同的 GND在印刷电路板 (PCB) 上都将处在相同的电势下。事实上,经过 GND 阻抗的电流会在 PCB 上的 GND 连接之间创建电压差。单端 dc 电路对这些 GND 压差尤其敏感,因为预期的单端电路可转变为差分电路,导致输出误差。

 在绘制原理图时,人们对系统接地回路(或 GND)符号总是有些想当然。GND 符号遍及原理图的各个角落,而且原理图假定不同的 GND在印刷电路板 (PCB) 上都将处在相同的电势下。事实上,经过 GND 阻抗的电流会在 PCB 上的 GND 连接之间创建电压差。单端 dc 电路对这些 GND 压差尤其敏感,因为预期的单端电路可转变为差分电路,导致输出误差。

我们以以下所示标准非反相放大器电路为例加以说明。在输入电源 VIN 和输入电阻器 RI的 GND 电势相等时,适用于我们熟悉的电路增益 1+RF/RI。因此,100mV 输入信号乘以 10V/V 增益,就等于 1V 的输出。

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在下图所示电路中,输入电源 GND 与 RI GND 连接之间已插入一个电压源 VGND2。结果 = 修改的传输函数 + VGND2 电压 × - RF/RI 反相电路增益。10mV 的 GND 电势差可将所需 1V 输出降低 90mV,降至 0.91V。与所需的 1V 输出相比,这相当于 9% 的相对误差。

2.jpg

在以下所示电路中,当输出电压参考第三个 GND 电势 VGND3 时,传输函数会进一步受到影响。VGND3 电压将直接从前一个输出传输函数中减去。所以与所需的 1V 输出相比,20mV VGND3 电压可将输出电压降至 890mV,相当于 11% 的误差。

3.jpg

使用适当的 PCB 布局技术使电路输入电源、输入电阻器以及输出电压的 GND 处于相同的电势下,这样可减少以上两个实例中出现的问题。最佳解决方案是使用常见的“星形”GND 方法使重要的 GND 连接在物理上相互靠近。这将降低在 GND 连接之间产生的 PCB 阻抗,进而可减少它们之间的任何电压电势差异。在以下所示示例电路原理图与布局中,输入电源、输出电压与输入电阻器的 GND 连接都在 PCB 的顶层挨着。这可防止单端电路变成差分电路!

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总之,下次有任何 dc 电路性能问题时,请检查所有重要 GND 连接的电压电势是否都相等。

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