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1、電路板地線設(shè)計(jì)應(yīng)注意些什么問題1、注意開關(guān)電源地和其它地之間的關(guān)系:開關(guān)電源的地是市電經(jīng)整流得到的脈動(dòng)直流的地,它與大地間沒有實(shí)現(xiàn)隔離,始終要有一個(gè)交變的電壓,所以對(duì)于常見的無工頻變壓器的橋式整流型開關(guān)電源來講,它的地總是帶電的。由于目前開關(guān)電源的取樣調(diào)整電路采用了單獨(dú)的隔離取樣繞組或光耦,使開關(guān)電源的地與電路中其它類型的地實(shí)現(xiàn)了隔離,從而使其它類型的地與市電電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了隔離,所以其它類型的地也可統(tǒng)稱為冷地。2、將數(shù)字電路的地與模擬電路的地分開。當(dāng)電路板上既有數(shù)字電路,又有模擬電路時(shí),特別是對(duì)于存在大量數(shù)字電路的高速電路中,必須要將其嚴(yán)格分開,通常采取的方法是將數(shù)字電路與模擬電路的地分離開。一般
2、在電路中數(shù)字地和模擬地只允許提供一個(gè)共地點(diǎn),不能有多點(diǎn)共地。數(shù)字地要求其在印刷電路板上的布線不能成環(huán)狀而成網(wǎng)狀,以降低感應(yīng)噪聲。當(dāng)不可避免的出現(xiàn)長距離平行段時(shí),線間要加屏蔽隔離。要讓模擬地成散射狀,取其一點(diǎn)讓數(shù)字地直接與這一點(diǎn)相連。模擬地線應(yīng)盡量加粗,而且盡量加大引出端的接地面積。另外高電平模擬信號(hào)應(yīng)與低電平模擬信號(hào)隔離,二者都應(yīng)與數(shù)字信號(hào)分開。時(shí)鐘(是數(shù)字信號(hào))與其它模擬信號(hào)一樣易受噪聲的影響,同時(shí)它又同數(shù)字信號(hào)一樣易產(chǎn)生噪聲,所以它必須與模擬和數(shù)字系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)隔離。 3、正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。信號(hào)頻率低于1MHz時(shí),由于布線和元件之間的電磁
3、感應(yīng)影響很小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾的影響較大,采用單點(diǎn)接地方式可使其不形成回路,所以低頻電路采用單點(diǎn)接地為好。多個(gè)電路的單點(diǎn)接地方式又以采用并聯(lián)的單點(diǎn)接地式為宜。信號(hào)頻率高于10MHz時(shí),要考慮分布參數(shù)的影響,由于這時(shí)布線的電感效應(yīng)明顯,地線阻抗變得很大,此時(shí)接地電路形成的環(huán)流就不再是主要的問題了,所以應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式就近接地,盡量降低地線阻抗。 4、功率地的設(shè)計(jì)。大功率器件的地線要單獨(dú)接地,這是因?yàn)楣β实厣嫌写箅娏魍ㄟ^,極易在印制板導(dǎo)線上形成壓降,若不分開布線,該壓降就會(huì)引入到信號(hào)處理電路形成干擾,并且大功率器件盡可能要放在電路板邊緣,以
4、減小對(duì)小信號(hào)處理電路的干擾。另外有些電路(如繼電器、變壓器等)產(chǎn)生的電磁噪聲電平很高,對(duì)小信號(hào)的干擾也非常嚴(yán)重,要單獨(dú)接地。 5、盡量加粗接地線。地線加粗除減小地線上的壓降外,重要的是降低耦合噪聲。若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。 6、高速系統(tǒng)中接地層設(shè)計(jì)。接地層不僅為高頻電流提供了一個(gè)低阻的返回回路,而且減小了外界電磁干擾對(duì)電路的影響。比如雙面板,理想情況下應(yīng)有一面作為接地層,另外一面作為連接層,但是實(shí)際上這是不可能的,因?yàn)橥ǔ=拥貙?/p>
5、上不得不有信號(hào)線、電源線等通過。即使這樣,也要盡可能多的保留接地層面積(至少要保留75%的面積)。在高速電路中所有集成電路的接地引腳必須直接焊接在接地層上,以減小感應(yīng)系數(shù)。其電源引腳要利用低感應(yīng)系數(shù)的貼面陶瓷電容進(jìn)行去耦,以減弱對(duì)接地層的影響。接地層必須沒有孤立的地,因?yàn)樵骷慕拥匾_若與孤立的地相連,則將沒有與接地層的電流回路。 7、屏蔽電纜的接地設(shè)計(jì)。低頻模擬電路用的屏蔽電纜的屏蔽層,其接地時(shí)應(yīng)采用一點(diǎn)接地的方式為好,而且屏蔽層接地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與電路的接地點(diǎn)一致。高頻和數(shù)字電路電纜的屏蔽層接地應(yīng)采用多點(diǎn)接地的方式,當(dāng)電纜長度大于工作信號(hào)波長的0.15倍時(shí),采用工作信號(hào)波長的0.15倍
6、的間隔多點(diǎn)接地式,如果不能實(shí)現(xiàn),則至少應(yīng)將屏蔽層兩端接地。若使用多層屏蔽電纜,則每個(gè)屏蔽層應(yīng)在一點(diǎn)接地,各屏蔽層應(yīng)相互絕緣。對(duì)噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴(yán)重的電路應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來。使用管狀電容時(shí),外殼要接地。電路板地線設(shè)計(jì)應(yīng)注意些什么問題1.電路圖上和電路板上的GND(Ground)代表地線或0線.GND就是公共端的意思,也可以說是地,但這個(gè)地并不是真正意義上的地。是出于應(yīng)用而假設(shè)的一個(gè)地,對(duì)于電源來說,它就是一個(gè)電源的負(fù)極。它與大地是不同的。有時(shí)候需要將它與大地連接,有時(shí)候也不需要,視具體情況而定。 2.USB上的:VCC是電源接入;GND為接地;DP、DM是差分信
7、號(hào);PORT-、PORT+是數(shù)據(jù)負(fù)、正信號(hào)。GND VDD: 電源電壓(單極器件);電源電壓(4000系列數(shù)字電路);漏極電壓(場效應(yīng)管) VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74系列數(shù)字電路); VSS:地或電源負(fù)極VEE:負(fù)電壓供電場效應(yīng)管的源極(S) VPP:編程/擦除電壓。 (1)電氣地大地是一個(gè)電阻非常低、電容量非常大的物體,擁有吸收無限電荷的能力,而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變,因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”,并不等干“地理地”,但卻包含在“地理地”之中?!半姎獾亍钡姆秶S著大地結(jié)構(gòu)的
8、組成和大地與帶電體接觸的情況而定。 (2)地電位與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個(gè)或一組導(dǎo)電體稱為接地極,通常采用圓鋼或角鋼,也可采用銅棒或銅板。圖 1示出圓鋼接地極。當(dāng)流入地中的電流I通過接地極向大地作半球形散開時(shí),由于這半球形的球面,在距接地極越近的地方越小,越遠(yuǎn)的地方越大,所以在距接地極越近的地方電阻越大,而在距接地極越遠(yuǎn)的地方電阻越小。試驗(yàn)證明:在距單根接地極或碰地處20m 以外的地方,呈半球形的球面已經(jīng)很大,實(shí)際已沒有什么電阻存在,不再有什么電壓降。換句話說,該處的電位已近于零。這電位等于零的“電氣地”稱為”地電位”。若接地極不是單根而為多根組成時(shí),屏蔽
9、系數(shù)增大,上述 20m 的距離可能會(huì)增大。圖 1中的流散區(qū)是指電流通過接地極向大地流散時(shí)產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍。地電位是指流散區(qū)以外的土壤區(qū)域。在接地極分布很密的地方,很難存在電位等于零的電氣地。 (3)邏輯地電子設(shè)備中各級(jí)電路電流的傳輸、信息轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考的電位,這個(gè)電位還可防止外界電磁場信號(hào)的侵入,常稱這個(gè)電位為“邏輯地”。這個(gè)“地”不一定是“地理地”,可能是電子設(shè)備的金屬機(jī)殼、底座、印刷電路板上的地線或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線等邏輯地可與大地接觸,也可不接觸,而“電氣地”必須與大地接觸。 接地:將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分
10、經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”。“電氣裝置”是一定空間中若干相互連接的電氣設(shè)備的組合?!半姎庠O(shè)備”是發(fā)電、變電、輸電、配電或用電的任何設(shè)備,例如電機(jī)、變壓器、電器、測量儀表、保護(hù)裝置、布線材料等。電力系統(tǒng)中接地的一點(diǎn)一般是中性點(diǎn),也可能是相線上某一點(diǎn)。電氣裝置的接地部分則為外露導(dǎo)電部分。“外露導(dǎo)電部分”為電氣裝置中能被觸及的導(dǎo)電部分,它在正常時(shí)不帶電,但在故障情況下可能帶電,一般指金屬外殼。有時(shí)為了安全保護(hù)的需要,將裝置外導(dǎo)電部分與接地線相連進(jìn)行接地?!把b置外導(dǎo)電部分”也可稱為外部導(dǎo)電部分,不屬于電氣裝置,一般是水、暖、煤氣、空調(diào)的金屬管道以及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)。外部導(dǎo)電部分可能引入電位,一般
11、是地電位。接地線是連接到接地極的導(dǎo)線。接地裝置是接地極與接地線的總稱。超過額定電流的任何電流稱為過電流。在正常情況下的不同電位點(diǎn)間,由于阻抗可忽略不計(jì)的故障產(chǎn)生的過電流稱為短路電流,例如相線和中性線間產(chǎn)生金屬性短路所產(chǎn)生的電流稱為單相短路電流。由絕緣損壞而產(chǎn)生的電流稱為故障電流,流入大地的故障電流稱為接地故障電流。當(dāng)電氣設(shè)備的外殼接地,且其絕緣損壞,相線與金屬外殼接觸時(shí)稱為“碰殼”,所產(chǎn)生的電流稱為“碰殼電流”。除了正確進(jìn)行接地設(shè)計(jì)、安裝還要正確進(jìn)行各種不同信號(hào)的接地處理。控制系統(tǒng)中,大致有以下幾種地線:(1)數(shù)字地:也叫邏輯地,是各種開關(guān)量(數(shù)字量)信號(hào)的零電位。 (2)模擬地:是
12、各種模擬量信號(hào)的零電位。 (3)信號(hào)地:通常為傳感器的地。 (4)交流地:交流供電電源的地線,這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。 (5)直流地:直流供電電源的地。 (6)屏蔽地:也叫機(jī)殼地,為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的一個(gè)重要問題。下面就接地問題提出一些看法:(1)控制系統(tǒng)宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下,高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地,低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。在低頻電路中,布線和元件間的電感并不是什么大問題,然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大,因此,常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn);但一點(diǎn)接地不適用于高頻,因?yàn)楦哳l時(shí),地線上具有電感因而增加了地線阻抗,
13、同時(shí)各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說,頻率在1MHz以下,可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí),采用多點(diǎn)接地;在110MHz之間可用一點(diǎn)接地,也可用多點(diǎn)接地。 (2)交流地與信號(hào)地不能共用。由于在一段電源地線的兩點(diǎn)間會(huì)有數(shù)mV甚至幾V電壓,對(duì)低電平信號(hào)電路來說,這是一個(gè)非常重要的干擾,因此必須加以隔離和防止。(3)浮地與接地的比較。全機(jī)浮空即系統(tǒng)各個(gè)部分與大地浮置起來,這種方法簡單,但整個(gè)系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50M。這種方法具有一定的抗干擾能力,但一旦絕緣下降就會(huì)帶來干擾。還有一種方法,就是將機(jī)殼接地,其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng),安全可靠,但實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。 (4)模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力,對(duì)于模擬信號(hào)可采用屏蔽浮技術(shù)。對(duì)于具體模擬量信號(hào)的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊(cè)上的要求設(shè)計(jì)。 (5)屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號(hào)中電容耦合噪聲、準(zhǔn)確檢測和控制,對(duì)信號(hào)采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題,一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺(tái)等高頻電磁場輻射干擾。利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成,可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng),其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合,一般接大地為好。當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí),低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接
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