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数字地or模仿地,可千万别犯模糊!

在工程设计中,从参考电平的角度看,都是同一个地,最终都要接到一起获得相同的参考电位。对于地的分开,主要是从布线的角度看的,减少不同电路之间地的干扰,而电源的地不能看成模拟地,信号地也不能看成数字地

  在工程规划中,从参阅电平的视点看,都是同一个地,终究都要接到一同取得相同的参阅电位。关于地的分隔,首要是从布线的视点看的,削减不同电路之间地的搅扰,而电源的地不能当作模仿地,信号地也不能当作数字地

  这首要是依据电路的功用来切割地,关于数字信号3.3v电路,2.5V电路和5V电路的地也或许有分隔的需求。即使是同一个供电的数字电路,有时分也有布线的要求,例如大电流的IO部分的地,或许需求独自处理。

  大地一般指机壳,这个部分有ESD和屏蔽的需求的。有些时分电路地经过一个1M电阻同外壳相连,有时分直接衔接。要依据使用和ESD的要求来处理。

  总归,地的逻辑衔接特性和PCB上的物理特性是要区别来看的。理论上讲地是0电压的,但是在实践PCBA上地是有许多噪声和反弹的。

  首要先来理解几个概念

  地的切割与汇接:接地是按捺电磁搅扰、进步电子设备EMC功用的重要手法之一。正确的接地既能进步产品按捺电磁搅扰的才能,又能削减产品对外的EMI发射。

  接地的含义:电子设备的“地”一般有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“体系基准地”(信号地)。接地便是指在体系与某个电位基准面之间树立低阻的导电通路。“接大地”便是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相衔接。

  把接地平面与大地衔接,往往是出于以下考虑:

  A、进步设备电路体系作业的稳定性;

  B、静电泄放;

  C、为作业人员供给安全确保。

  接地分类:数字地模仿地、信号地、沟通地、直流地、屏蔽地、浮地

  除了正确进行接地规划、装置,还要正确进行各种不同信号的接地处理。操控体系中,大致有以下几种田线:

  (1)数字地:也叫逻辑地,是各种开关量(数字量)信号的零电位。

  (2)模仿地:是各种模仿量信号的零电位。

  (3)信号地:一般为传感器的地。

  (4)沟通地:沟通供电电源的地线,这种田一般是发生噪声的地。

  (5)直流地:直流供电电源的地。

  (6)屏蔽地:也叫机壳地,为防止静电感应和磁场感应而设。

  以上这些地线处理是体系规划、装置、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出一些观点:

  (1)操控体系宜选用一点接地。一般状况下,高频电路应就近多点接地,低频电路应一点接地。在低频电路中,布线和元件间的电感并不是什么大问题,但是接地构成的环路的搅扰影响很大,因而,常以一点作为接地址;但一点接地不适用于高频,由于高频时,地线上具有电感因而增加了地线阻抗,一同各地线之间又发生电感耦合。一般来说,频率在1MHz以下,可用一点接地;高于10MHz时,选用多点接地;在1~10MHz之间可用一点接地,也可用多点接地。

  (2)沟通地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会稀有mV乃至几V电压,对低电平信号电路来说,这是一个十分重要的搅扰,因而有必要加以隔绝和防止。

  (3)浮地与接地的比较。全机浮空即体系各个部分与大地浮置起来,这种办法简略,但整个体系与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。这种办法具有必定的抗搅扰才能,但一旦绝缘下降就会带来搅扰。还有一种办法,便是将机壳接地,其余部分浮空。这种办法抗搅扰才能强,安全可靠,但完成起来比较复杂。

  (4)模仿地。模仿地的接法十分重要。为了进步抗共模搅扰才能,关于模仿信号可选用屏蔽浮技能。关于详细模仿量信号的接地处理要严厉依照操作手册上的要求规划。

  (5)屏蔽地。在操控体系中为了削减信号中电容耦合噪声、精确检测和操控,对信号选用屏蔽办法是十分必要的。依据屏蔽意图不同,屏蔽地的接法也纷歧样。电场屏蔽处理分布电容问题,一般接大地;电磁场屏蔽首要防止雷达、电台等高频电磁场辐射搅扰。使用低阻金属资料高导流而制成,可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应,其屏蔽办法是用高导磁资料使磁路闭合,一般接大地为好。

  当信号电路是一点接地时,低频电缆的屏蔽层也应一点接地。假如电缆的屏蔽层地址有一个以上时,将发生噪声电流,构成噪声搅扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与体系中接地的放大器相连时,输入端的屏蔽应接至放大器的公共端;相反,当接地的信号源与体系中不接地的放大器相连时,放大器的输入端也应接到信号源的公共端。

  关于电气体系的接地,要按接地的要求和意图分类,不能将不同类接地简略地、恣意地衔接在一同,而是要分红若干独立的接地子体系,每个子体系都有其一同的接地址或接地干线,最终才衔接在一同,实施总接地。

  Q1:为什么要接地?

  Answer:接地技能的引进开始是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采纳的维护性办法,意图是把雷电发生的雷击电流经过避雷针引进到大地,然后起到维护建筑物的效果。一同,接地也是维护人身安全的一种有用手法,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有风险电压发生,由此生成的毛病电流就会流经PE线到大地,然后起到维护效果。

  跟着电子通讯和其它数字范畴的开展,在接地体系中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比方在通讯体系中,很多设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参阅地。并且跟着电子设备的复杂化,信号频率越来越高,因而,在接地规划中,信号之间的互扰等电磁兼容问题有必要给予特别重视,不然,接地不妥就会严重影响体系运转的可靠性和稳定性。最近,高速信号的信号回流技能中也引进了“地”的概念。

  Q2:接地的界说

  Answer:在现代接地概念中、关于线路工程师来说,该术语的含义一般是‘线路电压的参阅点’;关于体系规划师来说,它常常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的界说是“接地是电流回来其源的低阻抗通道”。留意要求是”低阻抗”和“通路”。

  Q3:常见的接地符号

  Answer:PE,PGND,FG-维护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-作业地;DGND-数字地;AGND-模仿地;LGND-防雷维护地GND在电路里常被定为电压参阅基点。

  从电气含义上说,GND分为电源地和信号地。PG是PowerGround(电源地)的缩写。另一个是SignalGround(信号地)。实践上它们或许是连在一同的(不必定是混在一同哦!)。两个称号,首要是便于对电路进行剖析。

  进一步说,还有因电路方法不同而有必要区别的两种“地”:数字地,模仿地。

  数字地和模仿地都有信号地、电源地两种状况。数字地和模仿地之间,某些电路能够直接衔接,有些电路要用电抗器衔接,有些电路不行衔接。

  Q4:适宜的接地方法

  Answer:接地有多种方法,有单点接地,多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说,单点接地用于简略电路,不同功用模块之间接地区别,以及低频(f《1MHz)电子线路。当规划高频(f》10MHz)电路时就要选用多点接地了或许多层板(完好的地平面层)。

  Q5:信号回流和跨切割的介绍

  Answer:关于一个电子信号来说,它需求寻觅一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以怎么处理这个信号回流就变得十分的要害。

  榜首,依据公式能够知道,辐射强度是和回路面积成正比的,便是说回流需求走的途径越长,构成的环越大,它对外辐射的搅扰也越大,所以,PCB布板的时分要尽或许减小电源回路和信号回路面积。

  第二,关于一个高速信号来说,供给有好的信号回流能够确保它的信号质量,这是由于PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参阅来核算的,假如

  高速线邻近有接连的地平面,这样这条线的阻抗就能坚持接连,假如有段线邻近没有了地参阅,这样阻抗就会发生改变,不接连的阻抗然后会影响到信号的完好性。

  所以,布线的时分要把高速线分配到接近地平面的层,或许高速线周围并行走一两条地线,起到屏蔽和就近供给回流的功用。

  第三,为什么说布线的时分尽量不要跨电源切割,这也是由于信号跨过了不同电源层后,它的回流途径就会很长了,简单遭到搅扰。当然,不是严厉要求不能跨过电源切割,关于低速的信号是能够的,由于发生的搅扰比较信号能够不予关怀。关于高速信号就要仔细查看,尽量不要跨过,能够经过调整电源部分的走线。

  Q6:为什么要将模仿地和数字地分隔,怎么分隔?

  Answer:模仿信号和数字信号都要回流到地,由于数字信号改变速度快,然后在数字地上引起的噪声就会很大,而模仿信号是需求一个洁净的地参阅作业的。假如模仿地和数字地混在一同,噪声就会影响到模仿信号。一般来说,模仿地和数字地要分隔处理,然后经过细的走线连在一同,或许单点接在一同。总的思维是尽量隔绝数字地上的噪声窜到模仿地上。当然这也不是十分严厉的要求模仿地和数字地有必要分隔,假如模仿部分邻近的数字地仍是很洁净的话能够合在一同。

  Q7:单板上的信号怎么接地?

  Answer:关于一般器材来说,就近接地是最好的,选用了具有完好地平面的多层板规划后,关于一般信号的接地就十分简单了,基本准则是确保走线的接连性,削减过孔数量;接近地平面或许电源平面,等等。

  Q8:单板的接口器材怎么接地?

  Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,比方串口衔接器,网口RJ45衔接器等等,假如对它们的接地规划得欠好也会影响到正常作业,例如网口互连有误码,丢包等,并且会成为对外的电磁搅扰源,把板内的噪声向外发送。一般来说会独自切割出一块独立的接口地,与信号地的衔接选用细的走线衔接,能够串上0欧姆或许小阻值的电阻。细的走线能够用来隔绝信号地上噪音过到接口地上来。相同的,对接口地和接口电源的滤波也要仔细考虑。

  Q9:带屏蔽层的电缆线的屏蔽层怎么接地?

  Answer:屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上,这是由于信号地上有各种的噪声,假如屏蔽层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外搅扰,所以规划欠好的电缆线一般都是电磁搅扰的最大噪声输出源。当然条件是接口地也要十分的洁净。

  混合电路里边做标明用的,VCC表明模仿信号电源,GND表明模仿信号地,VDD表明数字信号电源,VSS表明数字电源地。

  VCC首要表明Bipolar电路的电源,C表明Collector集电极,电源一般接在NPN的集电极(或PNP的发射极),集成电路刚出现时只需NPN管,后来才有集成进去的PNP管。VDD/VSS一般表明MOS电路的电源和“地”,D/S别离表明MOS管的Drain(漏)/Source(源)。

  最终谈一下接地方法的一般选取准则:

  关于给定的设备或体系,在所关怀的最高频率(对应波长为)入上,当传输线的长度L〉入,则视为高频电路,反之,则视为低频电路。依据经历规律,关于低于1MHZ的电路,选用单点接地较好;关于高于10MHZ,则选用多点接地为佳。关于介于两者之间的频率而言,只需最长传输线的长度L小于/20 入,则可选用单点接地以防止公共阻抗耦合。

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