“电流之战”交流和直流电流引起的问题有哪些

如今，大型配电系统依靠交流电压，交流电压会在特定时间间隔内改变方向。电力公司可以通过不同类型的设施发电，然后在很长的距离内传输非常高的电压，而能量损失最小。另外，增加或减少交流电压比增加或减少直流电压容易得多。但是，直流供电的设备（例如平板电脑，智能手机和便携式照明设备）可以通过仅在一个方向上运行且不会变化的直流电源来更有效地运行。

交流和直流电流引起的问题

直流与交流电流

考虑高频电路板设计和多层板-振荡器产生的高频AC信号可以从一个电路耦合到另一个电路。低频直流信号也可能从一个电路耦合到另一个电路，并影响处理器的运行。另外，泄漏电阻可能允许交流电和直流电进入信号电路。电容还可能允许交流电在信号电路内寻找归宿。

复杂电路中AC和DC组件的组合会导致电磁干扰（EMI）。将任意大小的DC电压连接到负载，可使瞬时瞬变或纹波电流流经走线和导线。这些瞬态电流具有双倍寿命。一方面，电流的移动将其更改为交流电流，另一方面，瞬变电流充当传播电磁波，产生电磁场和噪声。

除了直流瞬变外，还存在另一个与直流有关的问题：在数字电路中，集成电路从直流电源轨汲取电流。这些电流包括直流分量和射频（RF）电流。这些射频电流会导致发射。

解决交流和直流电流问题

要赢得“电流之战”，设计人员就必须利用电源和地平面，使用去耦和耦合电容器，并绕过放大器电源端子的电源。

分离多个电源层可以实现更好的电源和热量管理，同时还可以将不同的稳压电源与噪声隔离。使用不同的稳压电源可防止发射器噪声耦合到接收器电路，并减少数字噪声进入模拟电路的机会。要实现噪声控制，还需要为每个调节电压提供独立的参考或接地层。

独立的模拟和数字接地层可防止将数字噪声信号注入模拟走线。没有间隔，快速上升沿会产生电流尖峰，这些尖峰在接地平面中流动并损害模拟电路的性能。在公共接地点上连接单独的模拟和数字地线可减少循环接地电流和噪声的可能性。

去耦电容器将电路与电源分离，并从稳压的直流电源电压中过滤掉任何电压尖峰或交流电压分量。电容器与信号路径并联连接并吸收噪声，噪声可能导致数字逻辑电路出错。去耦电容器还可以保护电源免受逻辑电路更改状态时产生的任何电噪声的影响。

耦合电容器与信号路径串联连接，并过滤来自模拟和数字电路的直流分量。特别是，耦合电容器可防止直流信号进入通信系统的传输线。与放大器一起使用时，耦合电容器可防止任何传入的交流信号改变晶体管的偏置电压。

旁路电源至地面电源需要将多个并联电容器从运算放大器的电源连接到地面。该技术显示在一定频率范围内电源引脚的交流阻抗较低。由于交流阻抗路径在整个频率范围内均具有低接地阻抗，因此不需要的噪声会远离放大器。电容器还可以补偿运算放大器的电源抑制（PSR）的任何下降。使用多个具有不同值的电容器可确保涵盖广泛频率范围所需的频率响应。大多数配置将具有最小值和最小尺寸的电容器放在IC电源引脚上，然后再接一个更高值的电容器。
编辑：hfy