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地线设计及机壳地与数字地、模拟地的关系

作者:时间:2017-11-03来源:网络

  在电子设备中,接地是抑制噪声的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分噪声问题。电子设备中地线结构大致分为-系统地,机壳地(屏蔽地),(逻辑地)和电源等。在地线设计中应注意以下几点:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201711/370981.htm

  A. 正确选择单点接地与多点接地

  在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和组件间的电感影响较小,而接地 电路形成的环流对噪声影响较大,因而应采用一点接地。

  当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就 近多点接地。

  当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的 1/20,否则 应采用多点接地法。

  B. 将数字电路与电源模拟电路分开

  如果电路板上有高速逻辑电路,又有线性模拟电路,应使它们尽量分开,而两者的地线不要相混,分别与电源端地线相连(???)。要尽量加大线性电路的接地面积。

  C. 尽量加粗接地线

  若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗,使它能通过三位于印刷电路板的允许电流。如有可能,接地线的宽度应大于3mm.

  D. 将接地线构成死循环路

  设计只由数字电路组成的印刷电路板的地线系统时,将接地线做成死循环路可以明显的提高 抗噪声能力。

  其原因在于:印刷电路板上有很多集成电路组件,尤其遇有耗电多的组件时,因受接地线粗细的限制,会在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地结构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。

  这是几个不同的问题:,顾名思意也就是模拟电路和数字电路接地。

  1. 应分开;

  在高要求电路中,数字地与模拟地必需分开。即使是对于 A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开,仅在系统一点上把两种“地”连接起来。

  2.浮地与接地;

  系统浮地,是将系统电路的各部分的地线浮置起来,不与大地相连。这种接法,有一定抗干扰能力。但系统与地的绝缘电阻不能小于 50MΩ,一旦绝缘性能下降,就会带来干扰。通常采用系统浮地,机壳接地,可使抗干扰能力增强,安全可靠。

  3.一点接地;

  在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于 1MHz的电路,采用一点接地。

  4.多点接地。

  在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于 10MHz的电路,采用多点接地。

  如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上有四种 方法解决此问题∶

  1、用磁珠连接;

  2、用电容连接;

  3、用电感连接;

  4、用 0欧姆电阻连 接。

  磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显着抑制作用,使用时需要预先 估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。

  电容隔直通交,造成浮地。

  电感体积大,杂散参数多,不稳定。

  0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有 频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。

  另,连接模拟地和数字地,用0欧姆电阻属于单点连接,适合低频弱流。用电容不好,隔绝直流,容易造成浮地,产生静电高压。

  下面再说说机壳地与数字地,模拟地的关系:

  一般机壳地接交流供电电源的地线(不是零线),目的是为了防止操作人员触电(机壳与大 地、人体等电位)。

  机壳地一般可和设备的电源地连接在一起,但是: 数字电路、模拟电路的工作地原则上严禁与设备的电源地直接连接!原因为设备本身发生漏

  电或遭遇强电磁场干扰时,数字电路、模拟电路会受此噪声干扰导致错误动作,严重的会导 致机器毁损!!!

  主要因为数字电路、模拟电路的工作电平一般为 3.3-15.5V(15.5V一般用于 232接口通讯 的最高电平);而通常电源回路的电平一般在市电范围(AC220V±10%),远远大于数字电路、 模拟电路的工作电平。尤其市电本身可遭遇雷击、错相、高压击穿等故障更可导致其瞬时电 平远远大于其正常电平(最高可达22倍)。因此为确保安全一般数字电路、模拟电路的工作 地均会与设备的电源地、机壳等隔离或者采用不同的接地系统。

  顺便说一点:目前的电磁**攻击就是通过在设备所处的空间发散高频、高幅的电磁场而引 起设备的数字电路、模拟电路等核心工作电路部分的元器件发生损坏而达到目的!

  把几个地接在一起就是你说的系统地。一般是把地分成初级与次级两个地,地之间可以通过 电阻、电容相连,初级电路的高、低压之间和初、次级电路间严格保证安规间距要求。机壳 地为初级,而数字地为次级。安装孔焊盘上可以分布8个小孔呀,有时叫它星月焊盘。

  如果有网口,出户,安规与EMC要求严格的话,一般会加防护电路。

  最好分成初级与次级两个地,地之间可以通过电阻、电容相连初级电路的高、低压之间和初、次级电路间严格保证安规间距要求。

  机壳地为初级,而数字地为次级。

  安装孔焊盘上可以分布8个小孔呀,有时叫它星月焊盘。

  把所有地都短接在一起中心孔非金属化(不然就成了大面积连接,因为中心孔很大);用焊盘上均匀分布的8个金属化小孔多点连接数字地,限制噪声,提供大电流通路;焊盘可做成马蹄型,以便留出膨胀空间。



关键词: 数字地 模拟地

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