在這里我們以運放電路為例，深入分析一下地線(xiàn)噪音產(chǎn)生的原因。
上圖為典型的運算放大器線(xiàn)性放大原理圖，在這個(gè)圖中，C313、C314、R315、R316接地端是小信號地，電源退耦電容C316、317接地端是電源地，在圖上分別用兩種接地符號表示。
首先我們來(lái)分析一下退耦電容的充、放電過(guò)程：220V電源經(jīng)過(guò)變壓器降壓后，經(jīng)整流電路（二極管或整流橋），將交流正弦波電壓變?yōu)橹挥姓胫艿恼也ㄐ螤畹闹绷麟妷海ㄒ?jiàn)下圖），再經(jīng)過(guò)濾波電容濾波、平滑后給前級、功放電路供電。需要指出的是，除開(kāi)機上電瞬間，濾波電容并不是全程充電的，而是僅僅在電壓峰值時(shí)補充電流，充電波形是一個(gè)窄脈沖、瞬間電流較大。因為整流電路將正弦波的正、負兩個(gè)半周變成了兩個(gè)正半周波形，因此電容充電實(shí)際是每秒100次（市電頻率50HZ）。
上圖中，綠色線(xiàn)是變壓器次級的電壓波形，藍色線(xiàn)是整流后的波形（電壓比原電壓稍低是整流管壓降問(wèn)題造成的），從圖中我們可以看出，50HZ正弦波經(jīng)整流后變成了頻率為100HZ的脈動(dòng)電壓。
退耦電容其實(shí)就是靠近有源器件的小容量濾波電容，用以彌補電源引線(xiàn)內阻造成的電壓跌落，同時(shí)可以消除有源器件工作時(shí)產(chǎn)生的“噪音”。退耦電容充放電過(guò)程與主濾波電容是完全一致的，也就是說(shuō)，在100HZ脈動(dòng)波形接近最高點(diǎn)時(shí)，退耦電容會(huì )補充電流。因為退耦電容的地線(xiàn)電阻不可能為零，充電電流在地線(xiàn)上，必然造成一定的電壓降，詳見(jiàn)下圖：
設R*是退耦電容地線(xiàn)電阻，R*右側是電路的零電位點(diǎn)，由于充電電流的原因，R*左側電壓必然不可能為零，也就是說(shuō)，靠近5532的退耦電容接地點(diǎn)電位實(shí)際并不為零！假設退耦電容瞬間最大充電電流是20號毫安，地線(xiàn)電阻為75毫歐，則在R*左側電壓為1.5毫伏，可不要小看這一個(gè)多毫伏的電壓，經(jīng)過(guò)與小信號地映射放大器輸入端，再經(jīng)放大器放大后，電壓可就要高的多了，在多級放大器中，噪音被后級電路放大的情況更加顯著(zhù)。
如果小信號地（C313、C314、R315、R316）圖省事，就近與退耦電容地混合的話(huà)，則小信號地的電位就不再為零，見(jiàn)下圖：
圖中C313電容接地，圖方便與退耦電容地接在了一起，由于R*左側有1.5毫伏的脈動(dòng)電壓，C313的接地端電壓必然也存在1.5毫伏脈動(dòng)電壓。
設此時(shí)輸入端未接信號，則這個(gè)電路可以看成是一個(gè)反相放大器，C313負極就是反相輸入端，電路的電壓放大倍數等于R314/R313。如果R314/R313=10，則在運放輸出端將會(huì )有15毫伏的脈沖電壓，15毫伏電壓作用在揚聲器上已經(jīng)是明顯可聞的噪音了！如果還有后級，這個(gè)電壓將會(huì )被進(jìn)一步放大，噪音更加明顯。
同相端地線(xiàn)電位不為零的情況見(jiàn)下圖：
同相端電阻R316是運放偏置電阻，接地端就近接至退耦電容地線(xiàn)，同樣原因，R316下端電位不再為零，而是1.5毫伏脈動(dòng)電壓，這就相當于有個(gè)1.5毫伏的脈動(dòng)信號由R316注入運放3腳，同相放大電路放大倍數計算公式為（R314/R313）+1=11，此時(shí)運放輸出端將會(huì )有1.5X11=16.5毫伏的脈動(dòng)噪音電壓輸出。 正確的接地方法見(jiàn)下圖：
圖中小信號地與退耦地分別走線(xiàn)，避免了因地線(xiàn)內阻導致的噪聲問(wèn)題。
本文中只描述了運放地線(xiàn)噪音問(wèn)題，實(shí)際功放電路的地線(xiàn)噪音問(wèn)題，在原理上與運放是完全一樣的，可以參照前級電路進(jìn)行分析。 |
