電源地、信號地、數字地和模擬地的處理方式
發布時間:2019-08-16 責任編輯:lina
【導讀】一般在我們的AD係統裏麵,都有非常明確的模擬電源/模擬地和數字電源/數字地,這些的處理相對比較重要。
一般在我們的AD係統裏麵,都有非常明確的模擬電源/模擬地和數字電源/數字地,這些的處理相對比較重要。通常的係統中:
1、我們常用10~20歐姆電阻來做模擬電源和數字電源的隔離。當然,使用分組的隔離電源是最好的選擇,但是成本相對較高。
2、處理模擬地和數字地時,最終使用1點接連的辦法,這個連接點要選在PCB上的電荷平衡點,以防止出現電壓差,這需要良好的PCB和模擬設計基礎及經驗。
3、使用PSRR較高的LDO,盡量避免使用DCDC和紋波超過300UV的電源穩壓器件。當然,我們可以通過差分輸入來減少來自電源的幹擾。
4、良好的屏蔽罩同樣可以減少外部空間電磁輻射對AD係統的影響,諸如雷達、手機輻射、紫外線等。
dianyuandizhuyaoshizhenduidianyuanhuiludianliusuozoudelujingeryande,yibanlaishuodianyuandiliuguodedianliujiaoda,erxinhaodizhuyaoshizhenduiliangkuaixinpianhuozhemokuaizhijiandetongxinxinhaodehuiliusuoliuguodelujing,yibanlaishuoxinhaodiliuguodedianliuhenxiao,qishiliangzhedoushiGND,之所以分開來說,是想讓大家明白在布PCB板(ban)時(shi)要(yao)清(qing)楚(chu)地(di)了(le)解(jie)電(dian)源(yuan)及(ji)信(xin)號(hao)回(hui)流(liu)各(ge)自(zi)所(suo)流(liu)過(guo)的(de)路(lu)徑(jing),然(ran)後(hou)在(zai)布(bu)板(ban)時(shi)考(kao)慮(lv)如(ru)何(he)避(bi)免(mian)電(dian)源(yuan)及(ji)信(xin)號(hao)共(gong)用(yong)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing),如(ru)果(guo)共(gong)用(yong)的(de)話(hua),有(you)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)地(di)上(shang)的(de)大(da)電(dian)流(liu)在(zai)信(xin)號(hao)地(di)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)差(cha)(可以解釋為:導線是有阻抗的,隻是阻值很小,但如果所流過的電流較大時,也會在此導線上產生電位差,這也叫共阻抗幹擾),使信號地的真實電位高於0V。信號地的電位較大時,有可能會使本來是高電平的信號被誤判為低電平。
dangrandianyuandibenlaijiuhenbuganjing,zheyangzuoyekeyibimianyouyuganraoshixinhaowupan。suoyijiangdianyuandihexinhaodizaibuxianshishaoweizhuyiyixia,jiukeyi。yibanlaishuojishizaiyiqiyebuhuichanshengdadewenti,yinweishuzidianludemenxianjiaogao。chulezhengquejinxingjiedisheji、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)kongzhixitongyicaiyongyidianjiedi。yibanqingkuangxia,gaopindianluyingjiujinduodianjiedi,dipindianluyingyidianjiedi。zaidipindianluzhong,buxianheyuanjianjiandedianganbingbushishenmedawenti,ranerjiedixingchengdehuanludeganraoyingxianghenda,yinci,changyiyidianzuoweijiedidian;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以下時可用一點接地;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。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li),但(dan)一(yi)旦(dan)絕(jue)緣(yuan)下(xia)降(jiang)就(jiu)會(hui)帶(dai)來(lai)幹(gan)擾(rao)。還(hai)有(you)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa),就(jiu)是(shi)將(jiang)機(ji)殼(ke)接(jie)地(di),其(qi)餘(yu)部(bu)分(fen)浮(fu)空(kong)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)強(qiang),安(an)全(quan)可(ke)靠(kao),但(dan)實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)。
(4)monidi。monididejiefashifenzhongyao。weiletigaokanggongmoganraonengli,duiyumonixinhaokecaiyongpingbifujishu。duiyujutimoniliangxinhaodejiedichuliyaoyangeanzhaocaozuoshouceshangdeyaoqiusheji。
(5)屏ping蔽bi地di。在zai控kong製zhi係xi統tong中zhong為wei了le減jian少shao信xin號hao中zhong的de電dian容rong耦ou合he噪zao聲sheng,有you利li於yu準zhun確que檢jian測ce和he控kong製zhi,對dui信xin號hao采cai用yong屏ping蔽bi措cuo施shi是shi十shi分fen必bi要yao的de。根gen據ju屏ping蔽bi目mu的de不bu同tong,屏ping蔽bi地di的de接jie法fa也ye不bu一yi樣yang。電dian場chang屏ping蔽bi解jie決jue分fen布bu電dian容rong問wen題ti,一yi般ban接jie大da地di;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(xian)圈(quan)等(deng)磁(ci)感(gan)應(ying),其(qi)屏(ping)蔽(bi)方(fang)法(fa)是(shi)用(yong)高(gao)導(dao)磁(ci)材(cai)料(liao)使(shi)磁(ci)路(lu)閉(bi)合(he),一(yi)般(ban)接(jie)大(da)地(di)為(wei)好(hao)。當(dang)信(xin)號(hao)電(dian)路(lu)是(shi)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)時(shi),低(di)頻(pin)電(dian)纜(lan)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)接(jie)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。
補充幾點:
1、首先我們要處理係統的晶體幹擾問題,晶體在一個PCB上(shang)的(de)布(bu)局(ju)比(bi)較(jiao)重(zhong)要(yao)。當(dang)然(ran),選(xuan)型(xing)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)。理(li)論(lun)上(shang)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)外(wai)部(bu)晶(jing)體(ti)頻(pin)率(lv)越(yue)低(di),係(xi)統(tong)越(yue)穩(wen)定(ding),越(yue)不(bu)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)幹(gan)擾(rao),但(dan)是(shi)在(zai)內(nei)部(bu)做(zuo)倍(bei)頻(pin)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)芯(xin)片(pian)級(ji)的(de)應(ying)用(yong)層(ceng)次(ci)了(le),補(bu)台(tai)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)操(cao)心(xin)。
晶體的外殼如果是金屬的,通常要接到數字地上,晶體盡量遠離ADC電路,靠近MCU。
2、多個電源地之間可以考慮用電感來連接。計算一個比較適合的電感和BYPASS電容,可以消除一些附加在電源地上的幹擾信號,這些可以用著名的PSPICE軟件來模擬。
3、PCB設計時,電源的線寬應當根據電流大小布置,通常需要為普通信號線的數倍。在電池供電的微功耗設備裏,建議最小的電源線寬不小於15MIL(這僅僅是我們的意見)。當然,有條件的可以用軟件來模擬下電流的實際大小和需要的線寬、線厚度等,這個在POWER PCB上可以實際仿真得到相關參數。
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