模擬地?cái)?shù)字地與功率地

1、模擬地、數(shù)字地與功率地(2021-06-2122:21:26)轉(zhuǎn)載標(biāo)簽：分類：硬件電路應(yīng)用總結(jié)一、地的分類1,功率地功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的零電位的公共基準(zhǔn)地線.由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動電路的電流較強(qiáng)、電壓較高,所以功率地線上的干擾較大,因此功率地必須與其他弱電地分別設(shè)置、分別布線,以保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作.2 .邏輯地/數(shù)字地?cái)?shù)字地是系統(tǒng)中數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線.由于數(shù)字電路工作在脈沖狀態(tài),特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時(shí),會在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生比擬大的毛刺,易對模擬電路產(chǎn)生干擾.所以對數(shù)字地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)也要充分考慮.盡量將電路中的模擬和數(shù)字局部分開,最后通過磁珠

2、/電容/電感或0歐姆電阻匯接到一起.3 .模擬地模擬地是系統(tǒng)中模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線.由于模擬電路既承當(dāng)小信號的處理,又承當(dāng)大信號的功率處理；既有低頻的處理,又有高頻處理；模擬量從能量、頻率、時(shí)間等都很大的差異,因此模擬電路既易接受干擾,又可能產(chǎn)生干擾.所以對模擬地的接地點(diǎn)選擇和接地線的敷設(shè)更要充分考慮.UM0局部電路數(shù)字局部電路理論上一樣,地電位都是0,但是實(shí)際上,由于電流的存在,PCB上同樣網(wǎng)絡(luò)名的點(diǎn)的電位是不同的,由電流的路徑?jīng)Q定.起不同的名字是為了布線時(shí)可以保證各個(gè)地獨(dú)立,不會互相干擾,一般只在供電電源出口處將各個(gè)地用0Q電阻或小電感相連.不同的電路接地要求是不同的,數(shù)字地與模擬

3、地之間不能混用,同時(shí)由于電子線路存在分布參數(shù),所以他們的電位也不是完全相同.二、關(guān)于數(shù)字地與模擬地的隔離問題1 .數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整個(gè)PCB對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處如插頭等,數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請注意,只有一個(gè)連接點(diǎn).也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定.但是,制做PCB板時(shí)一般都做鋪銅走線,而走線都與GND相聯(lián),請問,鋪銅之后,模擬地和數(shù)字地還能區(qū)分出來嗎,還能像上

4、面說的那樣,只有一個(gè)聯(lián)接點(diǎn)嗎兩個(gè)地起不同的名字,分別輔銅,最后可以用一個(gè)10uH電感或0歐姆電阻連起來.模擬局部的器件盡量集中,放置在與其它板子接口的附近,減小信號衰減.數(shù)字局部線路長一些沒關(guān)系.先對模擬地敷銅,然后對整個(gè)板敷數(shù)字地.模擬地和數(shù)字地之間會自動分隔,用一個(gè)1uH的電感或0歐的電阻作為共地點(diǎn).2 .在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間,應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求,防止在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救舉措.形成干擾的根本要素有三個(gè)： 干擾源,指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號,用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt,di/dt大的地方就是干擾源.如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都

5、可能成為干擾源. 傳播路徑,指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介.典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射. 敏感器件,指容易被干擾的對象.如：A/D、D/A變換器,單片機(jī),數(shù)字IC,弱信號放大器等.三、抗干擾設(shè)計(jì)的根本原那么原那么：抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提升敏感器件的抗干擾性能1 .抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt,di/dt.這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原那么,常常會起到事半功倍的效果. 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn). 減小干擾源的di/dt那么是在干擾源回路中聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn).抑制干擾源的常

6、用舉措如下： 繼電器線圈增加續(xù)流二極管,消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動勢干擾.僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時(shí)間滯后,增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動作更多的次數(shù). 在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路一般是RC中聯(lián)電路,電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF,減小電火花影響. 給電機(jī)加濾波電路,注意電容、電感引線要盡量短. 電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01獷0.1獷高頻電容,以減小IC對電源的影響.注意高頻電容的布線,連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短,否那么,等于增大了電容的等效用聯(lián)電阻,會影響濾波效果. 布線時(shí)防止90度折線,減少高頻噪聲發(fā)射. 可控硅兩端并接RC抑制電路,減小可控硅產(chǎn)生的噪

7、聲這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會把可控硅擊穿的.按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類.所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾.高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同,可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播,有時(shí)也可加隔離光耦來解決.電源噪聲的危害最大,要特別注意處理.所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離,用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩.2 .切斷干擾傳播路徑的常用舉措如下 充分考慮電源對單片機(jī)的影響.電源做得好,整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半.許多單片機(jī)對電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器,以減小電源噪聲對單片

8、機(jī)的干擾.比方,可以利用磁珠和電容組成冗形濾波電路,當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Q電阻代替磁珠. 如果單片機(jī)的I/O口用來限制電機(jī)等噪聲器件,在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離增加冗形濾波電路. 注意晶振布線.晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近,用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來,品振外殼接地并固定.此舉措可解決許多疑難問題. 電路板合理分區(qū),如強(qiáng)、弱信號,數(shù)字、模擬信號.盡可能把干擾源如電機(jī),繼電器與敏感元件如單片機(jī)遠(yuǎn)離. 用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離,數(shù)字地與模擬地要?jiǎng)e離,最后在一點(diǎn)接于電源地.A/D、D/A芯片布線也以此為原那么,廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時(shí)已考慮此要求. 單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接

9、地,以減小相互干擾.大功率器件盡可能放在電路板邊緣. 在單片機(jī)I/O,電源線,電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器,屏蔽罩,可顯著提升電路的抗干擾性能.3 .提升敏感器件的抗干擾性能提升敏感器件抗干擾性能的常用舉措如下： 布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積,以降低感應(yīng)噪聲. 布線時(shí),電源線和地線要盡量粗.除減小壓降外,更重要的是降低耦合噪聲. 對于單片機(jī)閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源.其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源. 對單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路,如：IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提升整個(gè)電路

10、的抗干擾性能. 在速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路. IC器件盡量直接焊在電路板上,少用IC座.為了到達(dá)很好的抗干擾,于是我們?？吹絇CB板上有地分割的布線方式.但是也不是所有的數(shù)字電路和模擬電路混合都一定要進(jìn)行地平面分割.由于這樣分割是為了降低噪聲的干擾.理論：在數(shù)字電路中一般的頻率會比模擬電路中的頻率要高,而且它們本身的信號會跟地平面形成一個(gè)回流由于在信號傳輸中,銅線與銅線之間存在著各種各樣的電感和分布電容,如果我們把地線混合在一起,那么這個(gè)回流就會在數(shù)字和模擬電路中相互用擾.而我們分開就是讓它們只在自己本身內(nèi)部形成一個(gè)回流.它們之間只用一個(gè)零歐電阻或是磁珠連接起來就是由于原來它們就是同一個(gè)物理意義的地,現(xiàn)在布線把它們分開了,最后還應(yīng)該把它們連接起來.如何分析它們是屬于數(shù)字局部呢還是模擬局部這個(gè)問題常常是我們在具體畫PCB時(shí)得考慮的.我個(gè)人的看法是要判斷一個(gè)元件是屬于模擬的,還是數(shù)字的關(guān)鍵是看與它相關(guān)的