555电机调速和测速—共阻抗干扰分析

共阻抗干扰分析

        回顾一下整体原理图，图中C3，C5，C4是去耦电容，用于降低这三个单元电路共用GND线带来的干扰。干扰主要来源于PWM的开关控制，因为PWM信号的边沿很陡峭。导线相当于一个小电感，因为金属有长度，并且里面有电流，就会有磁场形成电感。U= L* di/dt。电流变化越快，U电压越高。所以在GND导线中，由于PWM的快速开关，导致di/dt很大，从而带来了感应电动势U的干扰。

        将原理图简化为共阻抗干扰示意图。

                U1= L1* di1/dt + L1* di2/dt+ L1* di3/dt.

                U2= U1 + L2* di2/dt + L2* di3/dt

                U3= U2 + L3* di3/dt

        直流电流的di/dt=0，所以直流电流不受导线的寄生电感影响。从模型计算结果可以看到三个单元都会彼此影响。由于共用了GND导线，所以叫共阻抗干扰。

减小共阻抗干扰

        一种方法是将GND线分开，各单元都有GND到总的GND点。这个方法需要多走很多GND线，带来了电路搭建的繁杂度。

        另一种方法是使用去耦电容，将快速变化的i限制在单元电路内部。因为 电容的阻抗 = 1/（j*ω*C），ω变化的越快，电容的阻抗越低。这样电容就给快速变化的i提供了一个低阻抗回路，把快速变化的i限制在单元电路内部。本质上是电容的快速充放电提供了快速变化的i，不再通过电源和GND。

        下面对比测试一下添加去耦电容前后的波形。示波器AIN1测试G点（红外接收管的输出），AIN2测试H点（比较器的输出），AIN3设置AC耦合测试B点（5V电源），AIN4设置AC耦合测试GND线。

        先将C3，C5，C4去掉。测试波形如下，可以看到波形上有很多毛刺，并且比较器的输出也会出现误触发尖峰。绿色GND线上的寄生电感产生尖峰干扰，构成共阻抗干扰。

        将C3，C5，C4放回去。测试波形如下。毛刺几乎完全消失。