在這里我們以運放電路為例，深入分析一下地線噪音產(chǎn)生的原因。
上圖為典型的運算放大器線性放大原理圖，在這個圖中，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。
首先我們來分析一下退耦電容的充、放電過程：220V電源經(jīng)過變壓器降壓后，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娤聢D），再經(jīng)過濾波電容濾波、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補充電流，充電波形是一個窄脈沖、瞬間電流較大。因為整流電路將正弦波的正、負兩個半周變成了兩個正半周波形，因此電容充電實際是每秒100次（市電頻率50HZ）。
上圖中，綠色線是變壓器次級的電壓波形，藍色線是整流后的波形（電壓比原電壓稍低是整流管壓降問題造成的），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的脈動電壓。
退耦電容其實就是靠近有源器件的小容量濾波電容，用以彌補電源引線內(nèi)阻造成的電壓跌落，同時可以消除有源器件工作時產(chǎn)生的“噪音”。退耦電容充放電過程與主濾波電容是完全一致的，也就是說，在100HZ脈動波形接近最高點時，退耦電容會補充電流。因為退耦電容的地線電阻不可能為零，充電電流在地線上，必然造成一定的電壓降，詳見下圖：
設R*是退耦電容地線電阻，R*右側(cè)是電路的零電位點，由于充電電流的原因，R*左側(cè)電壓必然不可能為零，也就是說，靠近5532的退耦電容接地點電位實際并不為零！假設退耦電容瞬間最大充電電流是20號毫安，地線電阻為75毫歐，則在R*左側(cè)電壓為1.5毫伏，可不要小看這一個多毫伏的電壓，經(jīng)過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。
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，則小信號地的電位就不再為零，見下圖：
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(cè)有1.5毫伏的脈動電壓，C313的接地端電壓必然也存在1.5毫伏脈動電壓。
設此時輸入端未接信號，則這個電路可以看成是一個反相放大器，C313負極就是反相輸入端，電路的電壓放大倍數(shù)等于R314/R313。如果R314/R313=10，則在運放輸出端將會有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，這個電壓將會被進一步放大，噪音更加明顯。
同相端地線電位不為零的情況見下圖：
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，同樣原因，R316下端電位不再為零，而是1.5毫伏脈動電壓，這就相當于有個1.5毫伏的脈動信號由R316注入運放3腳，同相放大電路放大倍數(shù)計算公式為（R314/R313）+1=11，此時運放輸出端將會有1.5X11=16.5毫伏的脈動噪音電壓輸出。 正確的接地方法見下圖：
圖中小信號地與退耦地分別走線，避免了因地線內(nèi)阻導致的噪聲問題。
本文中只描述了運放地線噪音問題，實際功放電路的地線噪音問題，在原理上與運放是完全一樣的，可以參照前級電路進行分析。 |
