EMC设计中桥接的作用（二）

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3.3 数字地与PGND之间的桥接

        PGND是板级的保护地,主要使用在IO端口区域，现代硬件设计中频繁出现，主要为了EMC设计，在国外有人把这个地定义为”Quiet GND”，此地用于泄放EMC能量，比如Surge,比如ESD，比如外部系统进来的能量和内部系统要出去的能量。

                               
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         图10所示是针对外部线缆的EMC设计，这部分能量可能是共模形式，也可能是差模形式，在电路中所选择的滤波防护器件就会有所不同。重点就是这部分能量我们不希望他流到系统内部，需要在IO端口处就解决问题，这时候PGND的意义就非常重大。

                               
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        图11所示是针对内部线缆或内部信号的EMC设计，这部分能量同样可能是共模形式，也可能是差模形式。同样，这部分能量我们不希望他流出系统内部，需要在IO端口处就解决问题。

       上面的两种设计决定了我们的相关电路会有所侧重，如前文所述，我们EMC不仅仅关心有用信号，还关心无用信号，除了有用信号的功能回流外，我们还要关注一些无用信号的回流。在设计PGND之初，我们应该理解分地是为了隔离，为了避免相互之间的串扰，这是设计原始的目的。常见的隔离器件分为两大类，一类是线圈类，一类是光隔类。理论上的完全隔离是不存在的，器件本身会有自身的特性参数，其中分布电容的存在，就会在高频状态下形成通路，从而导致隔离的失效。基于这条通路的存在，我们需要为通过分布电容的无用信号提供高频回流路径，即我们的桥接。

                               
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        图12所示的三种桥接方式，在实战上较为常见，那么如何选择呢？在分析之前，我们首先要明白我们EMC设计是一个复杂的系统设计概念，你的任何一个设计会不会服从所有的测试项目，不能因为你的设计影响到其他的测试项，这一点需要一定的经验积累和产品的认知，你才能很好的平衡这些问题。在设计之初我们就先行考虑这些问题，或者根据产品的积累直接引用以前的设计。

       电容桥接是用的最多的，他的优点就是控制部分信号的回流，绝大部分不可以通过，电容值的选择跟截止频率相关，跟无用信号相关，比如RE、CE里的超标频率点。由于外部线缆可能会带入大电流的能量，为了避免对GND的直接冲击，这颗电容选型时，除了考虑电容值，我们还要关心他的耐压值，以适应工作环境。典型值为1000PF，耐压1KV，后期可以根据需要做调整。

         电容桥接除了应用在前面所述的因隔离而做的PGND与GND之间的划分之外，还可以应用在因为ESD泄放而做的两种地之间的划分。这一应用在ESD设计里我们有详细的描述。

磁珠桥接与电容桥接不同，电容桥接是截止频率以上能通过，而磁珠桥接是在磁珠响应频段有一定的插损，通过增加回流阻抗，减小回路电流，实现对无用信号的控制。同样他也是双向的，PGND区的能量经过磁珠有一定插损后再进入GND区，GND区的能量也要经过磁珠之后再进入PGND区，降低能量的影响。

        因为这一特性，我们在选型上，需要注意大电流，大阻抗。当有大电流流过的时候，他的缺点就暴露出来，明显没有电容桥接安全。当GND区有敏感 信号时，这些地弹可能直接耦合到相关信号，而导致失效。

电阻桥接与磁珠桥接类似，他更看重最低阻抗回流路径，或者说是最快速的能量释放，当然他的应用也是比较特殊。

        我们设计PGND区的目的前面已经说了很多，PGND最终回路是什么？我们是希望通过接地点与PE相连，形成最低阻抗路径，这个接地点可以接地镙柱，接地镙钉，也可以通过金属外壳再与接地镙柱相连接。许多经典电路都是基于金属外壳这一优越条件来做的EMC设计，比如网口电路，电话口电路，早期的电路中，各有各的做法，常见的就是网口下部掏空，即使现在，有一些公司的产品还在引用这一次设计。对于EMC来讲，只要你能通过诸多的测试，就是一个好电路，好方案，EMC从来不追求完美，不追求极致，我们要做的就是将能量平衡，预留适当的裕量，能通过标准要求即可。一个极致的方案，成本代价也是昂贵的，可以做来研究用，但不适用于量产。早期的ADSL Modem ,为了surge，都会特意留出一个PGND接地点，用于泄放。而我们国内大部分的家庭的强电并没有接地线，这就导致设计上有接地线，而现场根本没法接这一矛盾，所以这一设计渐渐的被取代，需要新的设计来满足要求。对于有接地线的我们的策略会采用电容桥接设计，如果没有接地线怎么办？即我们大部分的II类 III类设备带有端口的PGND该如何设计？可不可以不设计？早期的设计经验告诉我们，没有PGND的帮助，许多测试都很难通过，比如ESD、RE和CE。既然设计了我们就要给他电气回路，所以我们就采用了磁珠桥接与电阻桥接的方法，让PGND与GND产生电气关联。这种关联很大程度上是为了平衡，是为了微调一些测试项目线果。而这种恰恰是许多终端产品需要做的，因为他的RE是class B ,他的结构是塑料。后期的debug大部分时间是在做裕量，做平衡，难度极高。

        电阻桥接在电气原理是直通的，哪么为什么不直接将PGND与GND连在一起，设计成一个地，为什么还要劳神费劲？其实电阻桥接是由电容桥接演变而来，过去的案例发现，一些电容的桥接，根本没法达到设计要求，EMC设计工程师就通过最直接的办法来整改设计，即电阻桥接，实现全频段的通过，条件是必须按设计好的单一位置处回流。我们同时也发现当PGND不够大，不足以消耗ESD能量时，这个电阻桥接的分流就起到了很重要的平 们衡作用。

        上面我们讨论了三种桥接方式，最常用的就是电容桥接，这一桥接方式为EMC设计首选。而对于终端产品，我们要适当应用磁珠桥接和电阻桥接。

桥接本身意义重在桥，桥只能适量，不能超载运作，也预示着通过桥的能量要是要一定条件的。我们设计中根据具体通过的载体来做具体的设计，成熟的产品可以引用延用以前的设计，但需要明白其中的原理和原因。