高速数据采集卡电磁兼容性设计

  1）采用信号接地方式抑制电磁干扰。前级放大电路和末级放大电路的接地设在一个接地点上，抑制了共模阻抗的干扰。接地点的位置选在在保证地线中的电流流向为从小信号电路流向大信号电路，从而避免了大信号电路的地线电流对小信号电路产生干扰。如图1所示：
 

  图1.信号接地

  2）对于供电电源的电磁兼容性设计。采用开关电源产生交流电，通过整流滤波的形式供电，采用了不同频率的滤波器消除电磁干扰。另外供电电源采用了瞬态抑制二极管来吸收脉冲电压产生的干扰，以及使用了TVS管和自恢复保险丝来保护整个系统。如图2所示：
 

  图2.供电电源电磁兼容

  3）采用整流电路的高频滤波以及直流退偶的方式滤掉高频和低频的干扰。

  4）对于电路的快速切换产生电压或者电流的快速变化产生的干扰，采用了串联缓冲电感、用电感电容谐振电路代替直流斩波的方法降低电流或电压的变化率。

  5）电路性耦合的电磁兼容设计方法如下：

  ①对共电源内阻产生的电磁干扰，采用不同的电源分别供电的方法，以去除共电源内阻产生的电路性耦合。

  ②对共回路导线产生的电磁干扰，采用导线阻抗加以限制和去耦的方法，以减低共回路导线产生的电路性耦合。

  ③对共地阻抗产生的电磁干扰，采用用降低共地阻抗的方法，以去除共地阻抗产生的电路性耦合。

  ④工作接地按工作频率采用不同的接地方式。工作频率低的（小于1MHz）采用单点接地式；工作频率高的（大于30MHz）采用多点接地式，即在该电路系统里，用一块接地平板代替电路中每部分各自的地回路。其主要原因是接地引线的感抗与频率和长度成正比，工作频率高时将增加共地阻抗，从而将增大共地阻抗产生的电磁干扰。工作频率在上述两者之间的可采用混合接地式。

  6）针对模拟电路采用低噪声电路，减少带宽，抑制干扰传输、平衡输入，抑制干扰、选用高质量电源等方法抑制干扰；针对数字电路采用直流容限高的数字电路以及阻抗匹配等方法抑制干扰。

 

图3.PCB阻抗匹配

  PCB在设计过程中，采用差分100欧姆、单端50欧姆阻抗匹配，见图3。

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