什么是电气系统中的间断接地?
关键的外卖
间断接地通常是指对不同的电路使用不同的接地，或者使用多个连接到同一地，它们之间有一些高阻抗。
间断接地是接地回路(在直流和低频)和接地点之间噪声耦合(在~kHz到MHz频率)的一个来源。
这些噪声问题会干扰低电平信号
你能发现这个示意图中不连续的接地点是如何相互连接的吗?
在电子设计中，无论是PCB设计还是大型电力系统设计，接地都经常被忽视。对于具有单个电源平面的4层PCB，接地非常简单，您需要更多地考虑抑制噪声耦合和降低EMI易感性的布局策略。在具有多个接地点的更复杂的系统中，您的接地策略可能不是那么简单，这会在电力电子设备中产生一些恼人的噪声问题。
电力电子系统可能有意使用不连续接地，但在系统中实现多个接地点时要小心。在许多系统中，由于简单的接地回路，低电平信号可以被掩盖，这可能是由间断接地引起的。在检查系统行为时，有一些重要的东西需要计算和模拟。特别是，您需要检查接地点之间的泄漏和噪声耦合，包括接地回路的可能性。
间断接地vs.连续接地
“间断接地”一词可能有几种不同的含义:
由多个接地点组成的系统，这些接地点之间不直接相连
由多个地平面组成的系统，每个地平面连接到不同的电源返回点
一种具有多种接地类型的系统，这些接地类型在单板或电源级上没有连接
与典型的地平面相比:只要地平面是均匀的，并且没有物理上分裂成多个部分，那么PCB中的地就可以被认为是连续的。这是在四层板上定义现代pcb接地的标准方法:通常有两个平面层(电源层和接地层)和两个信号层(顶部和底部)。这有助于防止在其他系统(如多板系统和电力电子设备)中可能发生的接地问题。
Multiboard系统
多板系统的一个主要挑战是保持一致的接地和定义返回路径，无论它们是在低频还是高频下运行。通过将电路连接到不同的接地点(例如，网络1连接到电源地，网络2连接到接地或机箱)，可能会产生接地回路或允许其他传导电磁干扰源在不同的电路板部分之间移动，从而产生不连续的接地。它还可能导致您错误地创建一个具有非常大的回路电感的地面返回路径，从而对外部辐射EMI产生敏感性。
阅读更多关于接地策略和返回路径规划在本文中．
电力电子与低层系统“，
高压/大电流电力电子产品有时会被放置在2层pcb上极重铜防止温度过高。为了检查不同接地点之间的耦合，您需要考虑每个接地点如何隔离直流和交流电流。对于直流电力电子设备，直流接地之间的隔离非常简单;如果东西被安排在PCB上，FR4上两个接地点之间的直流片电阻约为108欧姆/平方英尺。换句话说，直流片电阻足够大，以至于直接在接地点之间(即穿过基片)的任何直流泄漏电流都太低而无法检测到。
这种PCB上的接地点将具有高直流隔离，但它们也有一些杂散电容。
对于接地不连续的单板上的开关电源则不是这样。在没有接地平面的情况下，接地点之间存在一定的杂散电容。接地点之间也有一些杂散电容，如果没有接地平面，这些杂散电容将开始主导接地点之间的阻抗。
根据与地接触的尺寸和衬底的介电常数(通常为FR4)，可以用标准公式大致计算两点之间的电容。这种杂散电容会在两点之间引起一些噪声耦合，就像电容串扰一样高速/高频板．您可以通过一些基本的电路模拟来量化这种噪声水平和接地点之间初始电位差的任何沉降。
在功率谱的另一端，需要在低频下收集低水平模拟信号的设备通常不会构建在高层计数板上。如果接地不连续，通常情况下，在接地回路中循环的噪声和电源噪声会掩盖所需的信号，除非使用一些滤波和/或锁定放大技术。在这些系统中，您还需要检查不同接地点之间的噪声是如何耦合的，以及大型接地回路是否会掩盖所需的信号。
以下是如何使用基于spice的模拟器，通过一些简单的分析步骤来检查电力系统中的间断接地。
间断接地的SPICE模拟
在原理图中定义两个接地点时，可以使用瞬态模拟和频率扫描来模拟两个接地点之间的电容泄漏电流。你可以用两个接地之间的平行RC电路来模拟两个接地点之间的耦合(见下面的示意图)。这个电路中的电阻只是直流电阻(一个非常大的值)和交流电容的一个小电容。总之，这可以创建一个微秒级的RC时间常数。
绿框中的电路可用于检测间断接地系统中的电阻性和电容性耦合。
上面绿框中的电路显示了在预布局模拟中检查两个最近接地点之间耦合的简单方法。通过瞬态模拟，您可以检查一个网络上的地平面波动传播到另一个网络所需的时间。这还允许您检查一个有噪声的接地点如何将噪声诱导回一个安静的地面(即地回路)，以及两个接地点之间的电位差如何随时间变化。
在接地回路的情况下，您可以尝试直接模拟电位差，只需在其中一个接地网上放置一个正电压源加上一些噪声。这将定性地模拟两个接地点之间恒定电位差(通常在mV量级上)的影响。然后，明智地放置探头将提供所需的测量数据，以了解噪声如何传播回上游组件。在这种类型的模拟中，您可能能够直接看到连续地平面或星形接地对电路的好处。
当你有一个接地不连续的系统时，你可以检查潜在的问题，如噪声耦合PCB设计与分析如果你使用了正确的预布局模拟功能。的前端设计功能来自Cadence与强者融合PSpice软件模拟器为设计电气系统和模拟信号行为创建了一个完整的系统。设计准备好签字后，可以使用SI/PI分析点工具用于布局后验证和模拟。
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