去耦电容的接地原则

作者: ti专家 Bruce Trump
翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔)

以前谈到电源去耦，我警告过糟糕的去耦会增加放大器的失真。一位读者问了一个有趣的问题，去耦电容的接地脚应该在哪里接地才能消除这个问题呢？
这个问题升级到关于正确接地的技术。题目太大了，不过我也许能够提供一些启发性的例子。
Figure 1是反向放大电路与同相放大电路及其杂散接地寄生电阻和电感（用红色标出）。节点A、B、C是理想地。但如果电流流过接地的寄生阻抗，这些节点将形成不同的电位。这些寄生的阻抗会使得对地失真电流影响到输入信号。
读者的问题是“去耦电容的接地端应该连在哪里”。这是重点。从运放电源脚流进的电流（也流经去耦电容）会引起失真，因为电流只提供了半个正弦波。如果失真（或其他干扰）电流流过一个脆弱的地节点，它会增加放大器的失真（或其他误差）。
一个干扰或失真电流流进A节点直接影响了输入信号的参考地，形成误差。同样地，对地电流注入节点B形成了一个输入信号（在第一个电路中，加在反向输入端上）。对地电流流过节点C直接形成一个输出电压的误差。节点C也许不那么脆弱，因为误差信号没有经过放大器的放大。

去耦电容应该连接在节点G上。因为即使在其对地电流的路径上有额外的分布电阻，但在G上的电压变化对关键节点的影响相同，所以不会注入新的误差或失真。图上的运放用单电源供电。运放的地连接（画在三角形上方）也应该连在G上。一个双电源运放电路会有另外对于负电源的去耦电容，同样应该连在G上。
有一个方案可以建立一个具有上述节点G接地特性的电路板。规则很简单——输入端的地到电阻R1的线路应该是一条干净的路径，中间没有其他的连接以免影响此路径上的电流（如Figure 2所示）。然后，这个输入地的线路可以连接到一个能满足要求的阻抗更低的地或地平面。如果这个电路有增益，输出误差就没那么关键，但你依旧想要用一条单独的线路来将地引到输出端。

输入地不应该通过输入连接器连接到设备的机箱上。因为这会给其他对地线产生干扰的噪声（例如交流主要地电流）提供可乘之机，将噪声注入到干净的地线上。
一个简单的博文不能覆盖到全部与接地有关的”艺术”。有时候它像魔法，欧姆定律永远都起作用。
关于对地电流的流向以及它们是如何影响电路的思考，总是一个好的开始。