模拟地数字地与功率地

1、模拟地、数字地与功率地(2021-06-2122:21:26)转载标签：分类：硬件电路应用总结一、地的分类1,功率地功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线.由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高,所以功率地线上的干扰较大,因此功率地必须与其他弱电地分别设置、分别布线,以保证整个系统稳定可靠地工作.2 .逻辑地/数字地数字地是系统中数字电路零电位的公共基准地线.由于数字电路工作在脉冲状态,特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时,会在电源系统中产生比拟大的毛刺,易对模拟电路产生干扰.所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑.尽量将电路中的模拟和数字局部分开,最后通过磁珠

2、/电容/电感或0欧姆电阻汇接到一起.3 .模拟地模拟地是系统中模拟电路零电位的公共基准地线.由于模拟电路既承当小信号的处理,又承当大信号的功率处理；既有低频的处理,又有高频处理；模拟量从能量、频率、时间等都很大的差异,因此模拟电路既易接受干扰,又可能产生干扰.所以对模拟地的接地点选择和接地线的敷设更要充分考虑.UM0局部电路数字局部电路理论上一样,地电位都是0,但是实际上,由于电流的存在,PCB上同样网络名的点的电位是不同的,由电流的路径决定.起不同的名字是为了布线时可以保证各个地独立,不会互相干扰,一般只在供电电源出口处将各个地用0Q电阻或小电感相连.不同的电路接地要求是不同的,数字地与模拟

3、地之间不能混用,同时由于电子线路存在分布参数,所以他们的电位也不是完全相同.二、关于数字地与模拟地的隔离问题1 .数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整个PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处如插头等,数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点.也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定.但是,制做PCB板时一般都做铺铜走线,而走线都与GND相联,请问,铺铜之后,模拟地和数字地还能区分出来吗,还能像上

4、面说的那样,只有一个联接点吗两个地起不同的名字,分别辅铜,最后可以用一个10uH电感或0欧姆电阻连起来.模拟局部的器件尽量集中,放置在与其它板子接口的附近,减小信号衰减.数字局部线路长一些没关系.先对模拟地敷铜,然后对整个板敷数字地.模拟地和数字地之间会自动分隔,用一个1uH的电感或0欧的电阻作为共地点.2 .在电子系统设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性的要求,防止在设计完成后再去进行抗干扰的补救举措.形成干扰的根本要素有三个： 干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下：du/dt,di/dt大的地方就是干扰源.如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都

5、可能成为干扰源. 传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介.典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射. 敏感器件,指容易被干扰的对象.如：A/D、D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等.三、抗干扰设计的根本原那么原那么：抑制干扰源,切断干扰传播路径,提升敏感器件的抗干扰性能1 .抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt.这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原那么,常常会起到事半功倍的效果. 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现. 减小干扰源的di/dt那么是在干扰源回路中联电感或电阻以及增加续流二极管来实现.抑制干扰源的常

6、用举措如下： 继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰.仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数. 在继电器接点两端并接火花抑制电路一般是RC中联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01uF,减小电火花影响. 给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短. 电路板上每个IC要并接一个0.01犷0.1犷高频电容,以减小IC对电源的影响.注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否那么,等于增大了电容的等效用联电阻,会影响滤波效果. 布线时防止90度折线,减少高频噪声发射. 可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪

7、声这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的.按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类.所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰.高频干扰噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决.电源噪声的危害最大,要特别注意处理.所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩.2 .切断干扰传播路径的常用举措如下 充分考虑电源对单片机的影响.电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半.许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片

8、机的干扰.比方,可以利用磁珠和电容组成冗形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Q电阻代替磁珠. 如果单片机的I/O口用来限制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离增加冗形滤波电路. 注意晶振布线.晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,品振外壳接地并固定.此举措可解决许多疑难问题. 电路板合理分区,如强、弱信号,数字、模拟信号.尽可能把干扰源如电机,继电器与敏感元件如单片机远离. 用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要别离,最后在一点接于电源地.A/D、D/A芯片布线也以此为原那么,厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求. 单片机和大功率器件的地线要单独接

9、地,以减小相互干扰.大功率器件尽可能放在电路板边缘. 在单片机I/O,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提升电路的抗干扰性能.3 .提升敏感器件的抗干扰性能提升敏感器件抗干扰性能的常用举措如下： 布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声. 布线时,电源线和地线要尽量粗.除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声. 对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源.其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源. 对单片机使用电源监控及看门狗电路,如：IMP809,IMP706,IMP813,X25043,X25045等,可大幅度提升整个电路

10、的抗干扰性能. 在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路. IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座.为了到达很好的抗干扰,于是我们常看到PCB板上有地分割的布线方式.但是也不是所有的数字电路和模拟电路混合都一定要进行地平面分割.由于这样分割是为了降低噪声的干扰.理论：在数字电路中一般的频率会比模拟电路中的频率要高,而且它们本身的信号会跟地平面形成一个回流由于在信号传输中,铜线与铜线之间存在着各种各样的电感和分布电容,如果我们把地线混合在一起,那么这个回流就会在数字和模拟电路中相互用扰.而我们分开就是让它们只在自己本身内部形成一个回流.它们之间只用一个零欧电阻或是磁珠连接起来就是由于原来它们就是同一个物理意义的地,现在布线把它们分开了,最后还应该把它们连接起来.如何分析它们是属于数字局部呢还是模拟局部这个问题常常是我们在具体画PCB时得考虑的.我个人的看法是要判断一个元件是属于模拟的,还是数字的关键是看与它相关的