【你問我答】 選數字地or模擬地?再弄錯找我!
發布時間:2016-10-18 責任編輯:sherry
【導讀】zaigongchengshejizhong,congcankaodianpingdejiaodukan,doushitongyigedi,zuizhongdouyaojiedaoyiqihuodexiangtongdecankaodianwei。duiyudidefenkai,zhuyaoshicongbuxiandejiaodukande,jianshaobutongdianluzhijiandideganrao,erdianyuandedibunengkanchengmonidi,xinhaodiyebunengkanchengshuzidi。
這主要是根據電路的性能來分割地,對於數字信號3.3v電路,2.5V電路和5V電路的地也可能有分開的需要。即使是同一個供電的數字電路,有時候也有布線的要求,例如大電流的IO部分的地,可能需要單獨處理。
大地一般指機殼,這個部分有ESD和屏蔽的需要的。有些時候電路地通過一個1M電阻同外殼相連,有時候直接連接。要根據應用和ESD的要求來處理。
總之,地的邏輯連接特性和PCB上的物理特性是要區分來看的。理論上講地是0電壓的,但是在實際PCBA上地是有很多噪聲和反彈的。

地的分割與彙接:接地是抑製電磁幹擾、提高電子設備EMC性能的重要手段之一。正確的接地既能提高產品抑製電磁幹擾的能力,又能減少產品對外的EMI發射。
接地的含義:電子設備的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”(安全地),另一種是“係統基準地”(信號地)。接地就是指在係統與某個電位基準麵之間建立低阻的導電通路。“接大地”就是以地球的電位為基準,並以大地作為零電位,把電子設備的金屬外殼、電路基準點與大地相連接。
把接地平麵與大地連接,往往是出於以下考慮:
A、提高設備電路係統工作的穩定性;
B、靜電泄放;
C、為工作人員提供安全保障。
接地分類:數字地、模擬地、信號地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地
除了正確進行接地設計、安裝,還要正確進行各種不同信號的接地處理。控製係統中,大致有以下幾種地線:
(1)數字地:也叫邏輯地,是各種開關量(數字量)信號的零電位。
(2)模擬地:是各種模擬量信號的零電位。
(3)信號地:通常為傳感器的地。
(4)交流地:交流供電電源的地線,這種地通常是產生噪聲的地。
(5)直流地:直流供電電源的地。
(6)屏蔽地:也叫機殼地,為防止靜電感應和磁場感應而設。
以上這些地線處理是係統設計、安裝、調試中的一個重要問題。下麵就接地問題提出一些看法:
(1)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)宜(yi)采(cai)用(yong)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia),高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)應(ying)就(jiu)近(jin)多(duo)點(dian)接(jie)地(di),低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)應(ying)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)。在(zai)低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)中(zhong),布(bu)線(xian)和(he)元(yuan)件(jian)間(jian)的(de)電(dian)感(gan)並(bing)不(bu)是(shi)什(shen)麼(me)大(da)問(wen)題(ti),然(ran)而(er)接(jie)地(di)形(xing)成(cheng)的(de)環(huan)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da),因(yin)此(ci),常(chang)以(yi)一(yi)點(dian)作(zuo)為(wei)接(jie)地(di)點(dian);但一點接地不適用於高頻,因為高頻時,地線上具有電感因而增加了地線阻抗,同時各地線之間又產生電感耦合。一般來說,頻率在1MHz以下,可用一點接地;高於10MHz時,采用多點接地;在1~10MHz之間可用一點接地,也可用多點接地。
(2)交流地與信號地不能共用。由於在一段電源地線的兩點間會有數mV甚至幾V電壓,對低電平信號電路來說,這是一個非常重要的幹擾,因此必須加以隔離和防止。
(3)浮地與接地的比較。全機浮空即係統各個部分與大地浮置起來,這種方法簡單,但整個係統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。zhezhongfangfajuyouyidingdekangganraonengli,danyidanjueyuanxiajiangjiuhuidailaiganrao。haiyouyizhongfangfa,jiushijiangjikejiedi,qiyubufenfukong。zhezhongfangfakangganraonengliqiang,anquankekao,danshixianqilaibijiaofuza。
(4)monidi。monididejiefashifenzhongyao。weiletigaokanggongmoganraonengli,duiyumonixinhaokecaiyongpingbifujishu。duiyujutimoniliangxinhaodejiedichuliyaoyangeanzhaocaozuoshouceshangdeyaoqiusheji。
(5)屏蔽地。在控製係統中為了減少信號中電容耦合噪聲、zhunquejiancehekongzhi,duixinhaocaiyongpingbicuoshishishifenbiyaode。genjupingbimudebutong,pingbididejiefayebuyiyang。dianchangpingbijiejuefenbudianrongwenti,yibanjiedadi;電磁場屏蔽主要避免雷達、電台等高頻電磁場輻射幹擾。利用低阻金屬材料高導流而製成,可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線圈等磁感應,其屏蔽方法是用高導磁材料使磁路閉合,一般接大地為好。
當信號電路是一點接地時,低頻電纜的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)也(ye)應(ying)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)。如(ru)果(guo)電(dian)纜(lan)的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)地(di)點(dian)有(you)一(yi)個(ge)以(yi)上(shang)時(shi),將(jiang)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu),形(xing)成(cheng)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。當(dang)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)有(you)一(yi)個(ge)不(bu)接(jie)地(di)的(de)信(xin)號(hao)源(yuan)與(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)接(jie)地(di)的(de)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)連(lian)時(shi),輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)屏(ping)蔽(bi)應(ying)接(jie)至(zhi)放(fang)大(da)器(qi)的(de)公(gong)共(gong)端(duan);相反,當接地的信號源與係統中不接地的放大器相連時,放大器的輸入端也應接到信號源的公共端。
對於電氣係統的接地,要按接地的要求和目的分類,不能將不同類接地簡單地、任(ren)意(yi)地(di)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),而(er)是(shi)要(yao)分(fen)成(cheng)若(ruo)幹(gan)獨(du)立(li)的(de)接(jie)地(di)子(zi)係(xi)統(tong),每(mei)個(ge)子(zi)係(xi)統(tong)都(dou)有(you)其(qi)共(gong)同(tong)的(de)接(jie)地(di)點(dian)或(huo)接(jie)地(di)幹(gan)線(xian),最(zui)後(hou)才(cai)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),實(shi)行(xing)總(zong)接(jie)地(di)。
Q1:為什麼要接地?
Answer:接(jie)地(di)技(ji)術(shu)的(de)引(yin)入(ru)最(zui)初(chu)是(shi)為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)電(dian)力(li)或(huo)電(dian)子(zi)等(deng)設(she)備(bei)遭(zao)雷(lei)擊(ji)而(er)采(cai)取(qu)的(de)保(bao)護(hu)性(xing)措(cuo)施(shi),目(mu)的(de)是(shi)把(ba)雷(lei)電(dian)產(chan)生(sheng)的(de)雷(lei)擊(ji)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)避(bi)雷(lei)針(zhen)引(yin)入(ru)到(dao)大(da)地(di),從(cong)而(er)起(qi)到(dao)保(bao)護(hu)建(jian)築(zhu)物(wu)的(de)作(zuo)用(yong)。同(tong)時(shi),接(jie)地(di)也(ye)是(shi)保(bao)護(hu)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)的(de)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)手(shou)段(duan),當(dang)某(mou)種(zhong)原(yuan)因(yin)引(yin)起(qi)的(de)相(xiang)線(xian)(如電線絕緣不良,線路老化等)和設備外殼碰觸時,設備的外殼就會有危險電壓產生,由此生成的故障電流就會流經PE線到大地,從而起到保護作用。
隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)通(tong)信(xin)和(he)其(qi)它(ta)數(shu)字(zi)領(ling)域(yu)的(de)發(fa)展(zhan),在(zai)接(jie)地(di)係(xi)統(tong)中(zhong)隻(zhi)考(kao)慮(lv)防(fang)雷(lei)和(he)安(an)全(quan)已(yi)遠(yuan)遠(yuan)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)了(le)。比(bi)如(ru)在(zai)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong),大(da)量(liang)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)信(xin)號(hao)的(de)互(hu)連(lian)要(yao)求(qiu)各(ge)設(she)備(bei)都(dou)要(yao)有(you)一(yi)個(ge)基(ji)準(zhun)‘地’zuoweixinhaodecankaodi。erqiesuizhedianzishebeidefuzahua,xinhaopinlvyuelaiyuegao,yinci,zaijiedishejizhong,xinhaozhijiandehuraodengdiancijianrongwentibixugeiyutebieguanzhu,fouze,jiedibudangjiuhuiyanzhongyingxiangxitongyunxingdekekaoxinghewendingxing。zuijin,gaosuxinhaodexinhaohuiliujishuzhongyeyinrule“地”的概念。
Q2:接地的定義
Answer:在現代接地概念中、對於線路工程師來說,該術語的含義通常是‘線路電壓的參考點’;對於係統設計師來說,它常常是機櫃或機架;對電氣工程師來說,它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常見的接地符號
Answer:PE,PGND,FG-保護地或機殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;GND-工作地;DGND-數字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護地GND在電路裏常被定為電壓參考基點。
從電氣意義上說,GND分為電源地和信號地。PG是PowerGround(電源地)的縮寫。另一個是SignalGround(信號地)。實際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦!)。兩個名稱,主要是便於對電路進行分析。
進一步說,還有因電路形式不同而必須區分的兩種“地”:數字地,模擬地。
數字地和模擬地都有信號地、電源地兩種情況。數字地和模擬地之間,某些電路可以直接連接,有些電路要用電抗器連接,有些電路不可連接。
1
Q4:合適的接地方式
Answer:接(jie)地(di)有(you)多(duo)種(zhong)方(fang)式(shi),有(you)單(dan)點(dian)接(jie)地(di),多(duo)點(dian)接(jie)地(di)以(yi)及(ji)混(hun)合(he)類(lei)型(xing)的(de)接(jie)地(di)。而(er)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)又(you)分(fen)為(wei)串(chuan)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)和(he)並(bing)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),單(dan)點(dian)接(jie)地(di)用(yong)於(yu)簡(jian)單(dan)電(dian)路(lu),不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)接(jie)地(di)區(qu)分(fen),以(yi)及(ji)低(di)頻(pin)(f《1MHz)電子線路。當設計高頻(f》10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平麵層)。
Q5:信號回流和跨分割的介紹
Answer:對於一個電子信號來說,它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個信號回流就變得非常的關鍵。
diyi,genjugongshikeyizhidao,fusheqiangdushihehuilumianjichengzhengbide,jiushishuohuiliuxuyaozoudelujingyuechang,xingchengdehuanyueda,taduiwaifushedeganraoyeyueda,suoyi,PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路麵積。
第二,對於一個高速信號來說,提供有好的信號回流可以保證它的信號質量,這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來計算的,如果
高gao速su線xian附fu近jin有you連lian續xu的de地di平ping麵mian,這zhe樣yang這zhe條tiao線xian的de阻zu抗kang就jiu能neng保bao持chi連lian續xu,如ru果guo有you段duan線xian附fu近jin沒mei有you了le地di參can考kao,這zhe樣yang阻zu抗kang就jiu會hui發fa生sheng變bian化hua,不bu連lian續xu的de阻zu抗kang從cong而er會hui影ying響xiang到dao信xin號hao的de完wan整zheng性xing。
所以,布線的時候要把高速線分配到靠近地平麵的層,或者高速線旁邊並行走一兩條地線,起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第di三san,為wei什shen麼me說shuo布bu線xian的de時shi候hou盡jin量liang不bu要yao跨kua電dian源yuan分fen割ge,這zhe也ye是shi因yin為wei信xin號hao跨kua越yue了le不bu同tong電dian源yuan層ceng後hou,它ta的de回hui流liu途tu徑jing就jiu會hui很hen長chang了le,容rong易yi受shou到dao幹gan擾rao。當dang然ran,不bu是shi嚴yan格ge要yao求qiu不bu能neng跨kua越yue電dian源yuan分fen割ge,對dui於yu低di速su的de信xin號hao是shi可ke以yi的de,因yin為wei產chan生sheng的de幹gan擾rao相xiang比bi信xin號hao可ke以yi不bu予yu關guan心xin。對dui於yu高gao速su信xin號hao就jiu要yao認ren真zhen檢jian查zha,盡jin量liang不bu要yao跨kua越yue,可ke以yi通tong過guo調tiao整zheng電dian源yuan部bu分fen的de走zou線xian。
Q6:為什麼要將模擬地和數字地分開,如何分開?
Answer:monixinhaoheshuzixinhaodouyaohuiliudaodi,yinweishuzixinhaobianhuasudukuai,congerzaishuzidishangyinqidezaoshengjiuhuihenda,ermonixinhaoshixuyaoyigeganjingdedicankaogongzuode。ruguomonidiheshuzidihunzaiyiqi,zaoshengjiuhuiyingxiangdaomonixinhao。yibanlaishuo,monidiheshuzidiyaofenkaichuli,ranhoutongguoxidezouxianlianzaiyiqi,huozhedandianjiezaiyiqi。zongdesixiangshijinliangzugeshuzidishangdezaoshengcuandaomonidishang。dangranzheyebushifeichangyangedeyaoqiumonidiheshuzidibixufenkai,ruguomonibufenfujindeshuzidihaishihenganjingdehuakeyihezaiyiqi。
Q7:單板上的信號如何接地?
Answer:duiyuyibanqijianlaishuo,jiujinjiedishizuihaode,caiyongleyongyouwanzhengdipingmiandeduocengbanshejihou,duiyuyibanxinhaodejiedijiufeichangrongyile,jibenyuanzeshibaozhengzouxiandelianxuxing,jianshaoguokongshuliang;靠近地平麵或者電源平麵,等等。
Q8:單板的接口器件如何接地?
Answer:有些單板會有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網口RJ45連lian接jie器qi等deng等deng,如ru果guo對dui它ta們men的de接jie地di設she計ji得de不bu好hao也ye會hui影ying響xiang到dao正zheng常chang工gong作zuo,例li如ru網wang口kou互hu連lian有you誤wu碼ma,丟diu包bao等deng,並bing且qie會hui成cheng為wei對dui外wai的de電dian磁ci幹gan擾rao源yuan,把ba板ban內nei的de噪zao聲sheng向xiang外wai發fa送song。一yi般ban來lai說shuo會hui單dan獨du分fen割ge出chu一yi塊kuai獨du立li的de接jie口kou地di,與yu信xin號hao地di的de連lian接jie采cai用yong細xi的de走zou線xian連lian接jie,可ke以yi串chuan上shang0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的,對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。
Q9:帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
Answer:pingbidianlandepingbicengdouyaojiedaodanbandejiekoudishangerbushixinhaodishang,zheshiyinweixinhaodishangyougezhongdezaosheng,ruguopingbicengjiedaolexinhaodishang,zaoshengdianyahuiqudonggongmodianliuyanpingbicengxiangwaiganrao,suoyishejibuhaodedianlanxianyibandoushidianciganraodezuidazaoshengshuchuyuan。dangranqiantishijiekoudiyeyaofeichangdeganjing。
混合電路裏麵做標示用的,VCC表示模擬信號電源,GND表示模擬信號地,VDD表示數字信號電源,VSS表示數字電源地。
VCC主要表示Bipolar電路的電源,C表示Collector集電極,電源一般接在NPN的集電極(或PNP的發射極),集成電路剛出現時隻有NPN管,後來才有集成進去的PNP管。VDD/VSS一般表示MOS電路的電源和“地”,D/S分別表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。
最後談一下接地方式的一般選取原則:
對於給定的設備或係統,在所關心的最高頻率(對應波長為)入上,當傳輸線的長度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據經驗法則,對於低於1MHZ的電路,采用單點接地較好;對於高於10MHZ,則采用多點接地為佳。對於介於兩者之間的頻率而言,隻要最長傳輸線的長度L小於/20 入,則可采用單點接地以避免公共阻抗耦合。
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