「電流之戰」交流和直流電流引起的問題有哪些

2020-12-17 電子發燒友

「電流之戰」交流和直流電流引起的問題有哪些

上海韜放電子 發表於 2020-12-15 17:44:02

如今，大型配電系統依靠交流電壓，交流電壓會在特定時間間隔內改變方向。電力公司可以通過不同類型的設施發電，然後在很長的距離內傳輸非常高的電壓，而能量損失最小。另外，增加或減少交流電壓比增加或減少直流電壓容易得多。但是，直流供電的設備（例如平板電腦，智慧型手機和可攜式照明設備）可以通過僅在一個方向上運行且不會變化的直流電源來更有效地運行。

交流和直流電流引起的問題

　　直流與交流電流

考慮高頻電路板設計和多層板-振蕩器產生的高頻AC信號可以從一個電路耦合到另一個電路。低頻直流信號也可能從一個電路耦合到另一個電路，並影響處理器的運行。另外，洩漏電阻可能允許交流電和直流電進入信號電路。電容還可能允許交流電在信號電路內尋找歸宿。

複雜電路中AC和DC組件的組合會導致電磁幹擾（EMI）。將任意大小的DC電壓連接到負載，可使瞬時瞬變或紋波電流流經走線和導線。這些瞬態電流具有雙倍壽命。一方面，電流的移動將其更改為交流電流，另一方面，瞬變電流充當傳播電磁波，產生電磁場和噪聲。

除了直流瞬變外，還存在另一個與直流有關的問題：在數字電路中，集成電路從直流電源軌汲取電流。這些電流包括直流分量和射頻（RF）電流。這些射頻電流會導致發射。

　解決交流和直流電流問題

要贏得「電流之戰」，設計人員就必須利用電源和地平面，使用去耦和耦合電容器，並繞過放大器電源端子的電源。

分離多個電源層可以實現更好的電源和熱量管理，同時還可以將不同的穩壓電源與噪聲隔離。使用不同的穩壓電源可防止發射器噪聲耦合到接收器電路，並減少數字噪聲進入模擬電路的機會。要實現噪聲控制，還需要為每個調節電壓提供獨立的參考或接地層。

獨立的模擬和數字接地層可防止將數字噪聲信號注入模擬走線。沒有間隔，快速上升沿會產生電流尖峰，這些尖峰在接地平面中流動並損害模擬電路的性能。在公共接地點上連接單獨的模擬和數字地線可減少循環接地電流和噪聲的可能性。

去耦電容器將電路與電源分離，並從穩壓的直流電源電壓中過濾掉任何電壓尖峰或交流電壓分量。電容器與信號路徑並聯連接並吸收噪聲，噪聲可能導致數字邏輯電路出錯。去耦電容器還可以保護電源免受邏輯電路更改狀態時產生的任何電噪聲的影響。

耦合電容器與信號路徑串聯連接，並過濾來自模擬和數字電路的直流分量。特別是，耦合電容器可防止直流信號進入通信系統的傳輸線。與放大器一起使用時，耦合電容器可防止任何傳入的交流信號改變電晶體的偏置電壓。

旁路電源至地面電源需要將多個並聯電容器從運算放大器的電源連接到地面。該技術顯示在一定頻率範圍內電源引腳的交流阻抗較低。由於交流阻抗路徑在整個頻率範圍內均具有低接地阻抗，因此不需要的噪聲會遠離放大器。電容器還可以補償運算放大器的電源抑制（PSR）的任何下降。使用多個具有不同值的電容器可確保涵蓋廣泛頻率範圍所需的頻率響應。大多數配置將具有最小值和最小尺寸的電容器放在IC電源引腳上，然後再接一個更高值的電容器。
編輯：hfy

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