EMC中的Current Loop基本概念是什么

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在 EMC 設(shè)計(jì)中，電流環(huán)路是一個(gè)非?；?，但又特別重要的概念。對(duì)它的深入理解非常有助于解決 EMC 設(shè)計(jì)中一些實(shí)際問題?？上Т蟛糠蛛姶偶嫒菰O(shè)計(jì)方面的資料對(duì)這一概念提及甚少，或是強(qiáng)調(diào)不夠。我們可以說常見的 EMC 問題，有一多半都與不正確的電流環(huán)路處理有關(guān)。

說到電流環(huán)路，我們先回憶一個(gè)近兩百年前的德國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的定律–基爾霍夫電流定律：電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。由此我們可以明白，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，從某一結(jié)點(diǎn)流出去的電流，一定會(huì)沿某一路徑回流到此節(jié)點(diǎn)。電流流出和流入此節(jié)點(diǎn)的路徑構(gòu)成了一個(gè)電流環(huán)路。

如圖1所示，電流從 LM7805 的輸出端 OUT 引腳流出，經(jīng) 1k 電阻，LED 發(fā)光二極管后，回流到 LM7805 的地 GND 引腳，即為一個(gè)完整的電流環(huán)路。在電壓較高和電流較大的情況下，環(huán)路內(nèi)的信號(hào)不易受到干擾。

現(xiàn)在集成電路的趨勢是工作電壓越來越低，電流越來越小，頻率越來越高。在這種情況下，面積大的電流環(huán)路就極易于被外部電磁場干擾，也容易產(chǎn)生干擾別人的電磁輻射。如下圖2所示，如果布線時(shí)只考慮信號(hào)線，沒有考慮信號(hào)線的回流路徑，那么很容易產(chǎn)生電磁兼容問題。

另外就是板間互連的情況，如 圖3，圖4 所示。圖3為連接兩個(gè)板子的排線只有一根地線的情況，會(huì)有面積很大的電流環(huán)路存在。圖4 是以固定間隔插入地線的情形，電流環(huán)路得以減小很多。

EMC 設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作就是識(shí)別出電流環(huán)路，并盡最大努力減小環(huán)路面積。下面是比較常用的雙面 PCB 版情況比前面稍復(fù)雜一些?？紤]頂層布線，底層全部鋪地的情況。此時(shí)電流的回流路徑跟信號(hào)的工作頻率有關(guān)。如果頻率較低 (幾 KHz, 幾十 KHz)，此時(shí)電阻起主要作用，回流路徑沿底層直線最短距離走 (圖5)；如果頻率較高 (幾 MHz 以上)，此時(shí)電抗起主要作用，回流路徑在底層沿信號(hào)線正下方走 (圖6)。

需要注意不要在回流路徑上開槽，開孔，或者用過密的過孔，這些會(huì)導(dǎo)致回流路徑改變。當(dāng)然不要在回流路徑上放置易受干擾的器件，比如 ADC，運(yùn)放之類。

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