5.6 Методы проектирования цепей электропитания и заземления с учетом требований эмс.

Система заземления - это электрическая цепь, обладающая свойствами сохранять минимальный потенциал, являющийся уровнем отсчета в конкретной аппаратуре. В стационарном радиоэлектронном и электронном оборудовании нулевой потенциал может быть близок к потенциалу земного шара, а в подвижном оборудовании - отличен от него, но является опорным дл любого элемента электрической системы. При этом система заземления должна обеспечивать защиту обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Система заземления вместе с экранированием и фильтрацией является средством ослабления помех. При конструировании аппаратуры к системе заземления предъявляются следующие основные требования:

1) Минимизация общего импеданса земли, позволяющее исключить образование напряжения помех, превышающего допустимый уровень за счет протекания ков отдельных каскадов, микросхем, функциональных узлов и т.д. через общие участки земли;

2) Отсутствие замкнутых контуров заземления, чувствительных к воздействию магнитных полей. В аппаратуре требуется как минимум три раздельные цепи заземления: а) для сигнальных цепей с низкими уровнями токов и напряжений; б)для силовых цепей с высокими уровнями потребляемой мощности ( источник питания);

3) для корпусных цепей (кожухи и т.п.).

Применяют системы заземления: одноточечную и многоточечную.

Наибольший уровень помех в одноточечной последовательной: «земли» включены последовательно и чем дальше удалена точка заземления, тем выше ее потенциал (Uc = (I1+I2+I3)Z1 + (I2+I3)Z2 + I3Z3).

Из-за простоты нашли широкое распространение (МП устройства - унифицированный интерфейс общей шины). Одноточечную параллельную применяют на низких частотах, т.к. большая длинна проводников. Потенциалы точек одинаковы.

Многоточечную систему заземления используют на высоких частотах, подключая функциональные узлы аппаратуры в точках, ближайших к опорной земле (поверхность с малым импедансом: металлические шасси, слой МПП и т.п.). импеданс заземления на высоких частотах можно снизить применив гальваническое покрытие с более высокой, чем у основного металла, проводимостью. В слаботочных схемах могут быть группы с общим возвратным проводом земли. Схемы с сильно различающимися уровнями потребляемой мощности не должны быть общего возвратного провода. При этом соединение отдельных систем заземления (сигнальной, силовой и корпусной), представляющих разомкнутые контура, осуществляется в одной точке.

Для снижения помех в шинах питания применяются следующие схемно-конструкторские методы:

1) уменьшение индуктивности шины питания с учетом взаимной магнитной связи прямого и обратного проводников;

2) сокращение длин участков шин питания, которые являются общими для различных токов;

3) снижение скорости изменения импульсных токов в шинах питания с помощью помехоподавляющих конденсаторов;

4) рациональная топология целей питания на ПП.

Увеличение размеров поперечного сечения проводников приводит к уменьшению собственной индуктивности шин и снижает их активное сопротивление. В этой связи в МПП желательно выполнять шины питания в виде отдельных слоев.

Помехоподавляющие конденсаторы эффективно снижают импульсные помехи; они устанавливаются в непосредственной близости от точек подключения микросхем к шинам питания (керамические)