模擬地與數字地、磁珠與電感區別分析
發布時間:2019-03-15 責任編輯:xueqi
【導讀】數字地是數字電路部分的公共基準端,即數字電壓信號的基準端;模擬地是模擬電路部分的公共基準端,模擬信號的電壓基準端(零電位點)。有一匝以上的線圈習慣稱為電感線圈,少於一匝(導線直通磁環)的線圈習慣稱之為磁珠。
一、分為數字地和模擬地的原因:
由(you)於(yu)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)一(yi)般(ban)為(wei)矩(ju)形(xing)波(bo),帶(dai)有(you)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)。如(ru)果(guo)電(dian)路(lu)板(ban)中(zhong)的(de)數(shu)字(zi)地(di)與(yu)模(mo)擬(ni)地(di)沒(mei)有(you)從(cong)接(jie)入(ru)點(dian)分(fen)開(kai),數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)很(hen)容(rong)易(yi)會(hui)幹(gan)擾(rao)到(dao)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)波(bo)形(xing)。當(dang)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)為(wei)高(gao)頻(pin)或(huo)強(qiang)電(dian)信(xin)號(hao)時(shi),也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)涉(she)及(ji)弱(ruo)小(xiao)信(xin)號(hao),但(dan)是(shi)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)門(men)限(xian)電(dian)平(ping)較(jiao)高(gao),對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)就(jiu)比(bi)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)低(di)些(xie)。既(ji)有(you)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)又(you)有(you)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong),數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)會(hui)影(ying)響(xiang)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu),使(shi)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)小(xiao)信(xin)號(hao)指(zhi)標(biao)變(bian)差(cha),克(ke)服(fu)的(de)辦(ban)法(fa)是(shi)分(fen)開(kai)模(mo)擬(ni)地(di)和(he)數(shu)字(zi)地(di)。
存(cun)在(zai)問(wen)題(ti)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)是(shi),無(wu)法(fa)保(bao)證(zheng)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)銅(tong)箔(bo)的(de)電(dian)阻(zu)為(wei)零(ling),在(zai)接(jie)入(ru)點(dian)將(jiang)數(shu)字(zi)地(di)和(he)模(mo)擬(ni)地(di)分(fen)開(kai),就(jiu)是(shi)為(wei)了(le)將(jiang)數(shu)字(zi)地(di)和(he)模(mo)擬(ni)地(di)的(de)共(gong)地(di)電(dian)阻(zu)降(jiang)到(dao)最(zui)小(xiao)。
二、數字地和模擬地處理的基本原則如下:
如果把模擬地和數字地大麵積直接相連,會導致互相幹擾。不短接又不妥。
duiyudipinmonidianlu,chulejiacuhesuoduandixianzhiwai,dianlugebufencaiyongyidianjiedishiyizhidixianganraodezuijiaxuanze,zhuyaokeyifangzhiyouyudixiangonggongzukangerdaozhidebujianzhijiandehuxiangganrao。
而er對dui於yu高gao頻pin電dian路lu和he數shu字zi電dian路lu,由you於yu這zhe時shi地di線xian的de電dian感gan效xiao應ying影ying響xiang會hui更geng大da,一yi點dian接jie地di會hui導dao致zhi實shi際ji地di線xian加jia長chang而er帶dai來lai不bu利li影ying響xiang,這zhe時shi應ying采cai取qu分fen開kai接jie地di和he一yi點dian接jie地di相xiang結jie合he的de方fang式shi。
另外對於高頻電路還要考慮如何抑製高頻輻射噪聲,方法是:盡量加粗地線,以降低噪聲對地阻抗;滿接地,即除傳輸信號的印製線以外,其他部分全作為地線。不要有無用的大麵積銅箔。
地di線xian應ying構gou成cheng環huan路lu,以yi防fang止zhi產chan生sheng高gao頻pin輻fu射she噪zao聲sheng,但dan環huan路lu所suo包bao圍wei麵mian積ji不bu可ke過guo大da,以yi免mian儀yi器qi處chu於yu強qiang磁ci場chang中zhong時shi,產chan生sheng感gan應ying電dian流liu。但dan如ru果guo隻zhi是shi低di頻pin電dian路lu,則ze應ying避bi免mian地di線xian環huan路lu。數shu字zi電dian源yuan和he模mo擬ni電dian源yuan最zui好hao隔ge離li,地di線xian分fen開kai布bu置zhi,如ru果guo有youA/D,則隻在此處單點共地。
低頻中沒有多大影響,但建議模擬和數字一點接地。高頻時,可通過磁珠把模擬和數字地一點共地。
三、四種解決方法
模擬地和數字地間串接
1)用磁珠連接;2)用電容連接;3)用電感連接;4)用0歐姆電阻連接。
1.電感一般用幾uH到數十uH。
2.用0歐電阻是最佳選擇
a.可保證直流電位相等
b.單點接地(限製噪聲)
c.對所有頻率的噪聲都有衰減作用(0歐也有阻抗,而且電流路徑狹窄,可以限製噪聲電流通過)。
3. 磁珠
采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結麵成,專用於抑製信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰幹擾,還具有吸收靜電脈衝的能力。
主要參數:
標稱值:因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆 .一般以100MHz為標準,比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的阻抗為600歐姆。
額定電流:額定電流是指能保證電路正常工作允許通過電流.
磁ci珠zhu有you很hen高gao的de電dian阻zu率lv和he磁ci導dao率lv,他ta等deng效xiao於yu電dian阻zu和he電dian感gan串chuan聯lian,但dan電dian阻zu值zhi和he電dian感gan值zhi都dou隨sui頻pin率lv變bian化hua。他ta比bi普pu通tong的de電dian感gan有you更geng好hao的de高gao頻pin濾lv波bo特te性xing,在zai高gao頻pin時shi呈cheng現xian阻zu性xing,所suo以yi能neng在zai相xiang當dang寬kuan的de頻pin率lv範fan圍wei內nei保bao持chi較jiao高gao的de阻zu抗kang,從cong而er提ti高gao調tiao頻pin濾lv波bo效xiao果guo。 磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應用發展很快的一種抗幹擾組件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。
有的磁珠上有多個孔洞,用導線穿過可增加組件阻抗(穿過磁珠次數的平方),buguozaigaopinshisuozengjiadeyizhizaoshengnenglibukenengruyuqideduo,eryongduochuanlianjigecizhudebanfahuihaoxie。tieyangtishicixingcailiao,huiyintongguodianliuguodaerchanshengcibaohe,daocilvjijuxiajiang。dadianliulvboyingcaiyongjiegoushangzhuanmenshejidecizhu,haiyaozhuyiqisanrecuoshi。
鐵氧體磁珠不僅可用於電源電路中濾除高頻噪聲(可用於直流和交流輸出),還(hai)可(ke)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu),其(qi)體(ti)積(ji)可(ke)以(yi)做(zuo)得(de)很(hen)小(xiao)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)中(zhong),由(you)於(yu)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)含(han)有(you)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo),也(ye)是(shi)電(dian)路(lu)高(gao)頻(pin)輻(fu)射(she)的(de)主(zhu)要(yao)根(gen)源(yuan),所(suo)以(yi)可(ke)在(zai)這(zhe)種(zhong)場(chang)合(he)發(fa)揮(hui)磁(ci)珠(zhu)的(de)作(zuo)用(yong)。
在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)隻(zhi)要(yao)導(dao)線(xian)穿(chuan)過(guo)它(ta)即(ji)可(ke)。當(dang)導(dao)線(xian)中(zhong)電(dian)流(liu)穿(chuan)過(guo)時(shi),鐵(tie)氧(yang)體(ti)對(dui)低(di)頻(pin)電(dian)流(liu)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)阻(zu)抗(kang),而(er)對(dui)較(jiao)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)電(dian)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)衰(shuai)減(jian)作(zuo)用(yong)。高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)在(zai)其(qi)中(zhong)以(yi)熱(re)量(liang)形(xing)式(shi)散(san)發(fa),其(qi)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)為(wei)一(yi)個(ge)電(dian)感(gan)和(he)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)串(chuan)聯(lian),兩(liang)個(ge)組(zu)件(jian)的(de)值(zhi)都(dou)與(yu)磁(ci)珠(zhu)的(de)長(chang)度(du)成(cheng)比(bi)例(li)。磁(ci)珠(zhu)種(zhong)類(lei)很(hen)多(duo),製(zhi)造(zao)商(shang)應(ying)提(ti)供(gong)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)說(shuo)明(ming),特(te)別(bie)是(shi)磁(ci)珠(zhu)的(de)阻(zu)抗(kang)與(yu)頻(pin)率(lv)關(guan)係(xi)的(de)曲(qu)線(xian)。
4.電容
利用電容隔直通交的原理。
四.電感與磁珠的區別:
有一匝以上的線圈習慣稱為電感線圈,少於一匝(導線直通磁環)的線圈習慣稱之為磁珠;電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件;電感多用於電源濾波回路,磁珠多用於信號回路,用於EMC對策;磁珠主要用於抑製電磁輻射幹擾,而電感用於這方麵則側重於抑製傳導性幹擾.兩者都可用於處理EMC、EMI問題;電感一般用於電路的匹配和信號質量的控製上.在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。
作(zuo)為(wei)電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo),可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)電(dian)感(gan)。磁(ci)珠(zhu)的(de)電(dian)路(lu)符(fu)號(hao)就(jiu)是(shi)電(dian)感(gan)但(dan)是(shi)型(xing)號(hao)上(shang)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)磁(ci)珠(zhu)在(zai)電(dian)路(lu)功(gong)能(neng)上(shang),磁(ci)珠(zhu)和(he)電(dian)感(gan)是(shi)原(yuan)理(li)相(xiang)同(tong)的(de),隻(zhi)是(shi)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)不(bu)同(tong)罷(ba)了(le);磁珠由氧磁體組成,電感由磁心和線圈組成,磁珠把交流信號轉化為熱能,電感把交流存儲起來,緩慢的釋放出去。
電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件;電感多用於電源濾波回路,磁珠多用於信號回路,用於EMC對策;磁珠主要用於抑製電磁輻射幹擾,而電感用於這方麵則側重於抑製傳導性幹擾。兩者都可用於處理EMC、EMI問題。
磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過錯50MHZ。
五、幾種方法綜述
電(dian)容(rong)隔(ge)直(zhi)通(tong)交(jiao),造(zao)成(cheng)浮(fu)地(di)。電(dian)容(rong)不(bu)通(tong)直(zhi)流(liu),會(hui)導(dao)致(zhi)壓(ya)差(cha)和(he)靜(jing)電(dian)積(ji)累(lei),摸(mo)機(ji)殼(ke)會(hui)麻(ma)手(shou)。如(ru)果(guo)把(ba)電(dian)容(rong)和(he)磁(ci)珠(zhu)並(bing)聯(lian),就(jiu)是(shi)畫(hua)蛇(she)添(tian)足(zu),因(yin)為(wei)磁(ci)珠(zhu)通(tong)直(zhi),電(dian)容(rong)將(jiang)失(shi)效(xiao)。串(chuan)聯(lian)的(de)話(hua)就(jiu)顯(xian)得(de)不(bu)倫(lun)不(bu)類(lei)。
電感體積大,雜散參數多,特性不穩定,離散分布參數不好控製,體積大。電感也是陷波,LC諧振(分布電容),對噪點有特效。
磁ci珠zhu的de等deng效xiao電dian路lu相xiang當dang於yu帶dai阻zu陷xian波bo器qi,隻zhi對dui某mou個ge頻pin點dian的de噪zao聲sheng有you抑yi製zhi作zuo用yong,如ru果guo不bu能neng預yu知zhi噪zao點dian,如ru何he選xuan擇ze型xing號hao,況kuang且qie,噪zao點dian頻pin率lv也ye不bu一yi定ding固gu定ding,故gu磁ci珠zhu不bu是shi一yi個ge好hao的de選xuan擇ze。
0歐電阻相當於很窄的電流通路,能夠有效地限製環路電流,使噪聲得到抑製。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。
總之,關鍵是模擬地和數字地要一點接地。建議,不同種類地之間用0歐電阻相連;電源引入高頻器件時用磁珠;高頻信號線耦合用小電容;電感用在大功率低頻上。
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