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GND不是GND时 单端电路会变成差分电路

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GND不是GND时 单端电路会变成差分电路
2020-12-29 16:05 440

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RIGND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。


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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,20mVVGND3电压可将输出电压降至890mV,相当于11%的误差。


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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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