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處理電磁兼容問(wèn)題,數字地or模擬地?可要分清楚!
日期:2024-06-24 14:41
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摘要: 在工程設計中,從參考電平的角度看,都是同一個(gè)地,*終都要接到一起獲得相同的參考電位。對于地的分開(kāi),主要是從布線(xiàn)的角度看的,減少不同電路之間地的干擾,而電源的地不能看成模擬地,信號地也不能看成數字地。
這主要是根據電路的性能來(lái)分割地,對于數字信號3.3v電路,2.5V電路和5V電路的地也可能有分開(kāi)的需要。即使是同一個(gè)供電的數字電路,有時(shí)候也有布線(xiàn)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(gè)部分有ESD和屏蔽的需要的。有些時(shí)候電路地通過(guò)一個(gè)1M電阻同外殼相連,...
在工程設計中,從參考電平的角度看,都是同一個(gè)地,*終都要接到一起獲得相同的參考電位。對于地的分開(kāi),主要是從布線(xiàn)的角度看的,減少不同電路之間地的干擾,而電源的地不能看成模擬地,信號地也不能看成數字地。
這主要是根據電路的性能來(lái)分割地,對于數字信號3.3v電路,2.5V電路和5V電路的地也可能有分開(kāi)的需要。即使是同一個(gè)供電的數字電路,有時(shí)候也有布線(xiàn)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(gè)部分有ESD和屏蔽的需要的。有些時(shí)候電路地通過(guò)一個(gè)1M電阻同外殼相連,有時(shí)候直接連接。要根據應用和ESD的要求來(lái)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(lái)看的。理論上講地是0電壓的,但是在實(shí)際PCBA上地是有很多噪聲和反彈的。
首先先來(lái)明白幾個(gè)概念:
1、地的分割與匯接:接地是抑制電磁干擾、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(chǎn)品抑制電磁干擾的能力,又能減少產(chǎn)品對外的EMI發(fā)射。
2、接地的含義:電子設備的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”(**地),另一種是“系統基準地”(信號地)。接地就是指在系統與某個(gè)電位基準面之間建立低阻的導電通路?!敖哟蟮亍本褪且缘厍虻碾娢粸榛鶞?,并以大地作為零電位,把電子設備的金屬外殼、電路基準點(diǎn)與大地相連接。
把接地平面與大地連接,往往是出于以下考慮:
A、提高設備電路系統工作的穩定性;
B、靜電泄放;
C、為工作人員提供**保障。
接地分類(lèi):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(jìn)行接地設計、安裝,還要正確進(jìn)行各種不同信號的接地處理??刂葡到y中,大致有以下幾種地線(xiàn):
(1)數字地:也叫邏輯地,是各種開(kāi)關(guān)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(xiàn),這種地通常是產(chǎn)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(chǎng)感應而設。
以上這些地線(xiàn)處理是系統設計、安裝、調試中的一個(gè)重要問(wèn)題。下面就接地問(wèn)題提出一些看法:
(1)控制系統宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下,高頻電路應就近多點(diǎn)接地,低頻電路應一點(diǎn)接地。在低頻電路中,布線(xiàn)和元件間的電感并不是什么大問(wèn)題,然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大,因此,常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn);但一點(diǎn)接地不適用于高頻,因為高頻時(shí),地線(xiàn)上具有電感因而增加了地線(xiàn)阻抗,同時(shí)各地線(xiàn)之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來(lái)說(shuō),頻率在1MHz以下,可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí),采用多點(diǎn)接地;在1~10MHz之間可用一點(diǎn)接地,也可用多點(diǎn)接地。
(2)交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線(xiàn)的兩點(diǎn)間會(huì )有數mV甚至幾V電壓,對低電平信號電路來(lái)說(shuō),這是一個(gè)非常重要的干擾,因此必須加以隔離和防止。
(3)浮地與接地的比較。全機浮空即系統各個(gè)部分與大地浮置起來(lái),這種方法簡(jiǎn)單,但整個(gè)系統與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力,但一旦絕緣下降就會(huì )帶來(lái)干擾。還有一種方法,就是將機殼接地,其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強,**可靠,但實(shí)現起來(lái)比較復雜。
(4)模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力,對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設計。
(5)屏蔽地。在控制系統中為了減少信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控制,對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一樣。電場(chǎng)屏蔽解決分布電容問(wèn)題,一般接大地;電磁場(chǎng)屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場(chǎng)輻射干擾。利用低阻金屬材料高導流而制成,可接大地。磁場(chǎng)屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線(xiàn)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(diǎn)接地時(shí),低頻電纜的屏蔽層也應一點(diǎn)接地。如果電纜的屏蔽層地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí),將產(chǎn)生噪聲電流,形成噪聲干擾源。當一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號源與系統中接地的放大器相連時(shí),輸入端的屏蔽應接至放大器的公共端;相反,當接地的信號源與系統中不接地的放大器相連時(shí),放大器的輸入端也應接到信號源的公共端。
對于電氣系統的接地,要按接地的要求和目的分類(lèi),不能將不同類(lèi)接地簡(jiǎn)單地、任意地連接在一起,而是要分成若干獨立的接地子系統,每個(gè)子系統都有其共同的接地點(diǎn)或接地干線(xiàn),*后才連接在一起,實(shí)行總接地。
Q1:為什么要接地?
Answer:接地技術(shù)的引入*初是為了防止電力或電子等設備遭雷擊而采取的保護性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地,從而起到保護建筑物的作用。同時(shí),接地也是保護人身**的一種有效手段,當某種原因引起的相線(xiàn)(如電線(xiàn)絕緣不佳,線(xiàn)路老化等)和設備外殼碰觸時(shí),設備的外殼就會(huì )有危險電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會(huì )流經(jīng)PE線(xiàn)到大地,從而起到保護作用。
隨著(zhù)電子通信和其它數字領(lǐng)域的發(fā)展,在接地系統中只考慮防雷和**已遠遠不能滿(mǎn)足要求了。比如在通信系統中,大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個(gè)基準‘地’作為信號的參考地。而且隨著(zhù)電子設備的復雜化,信號頻率越來(lái)越高,因此,在接地設計中,信號之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注,否則,接地不當就會(huì )嚴重影響系統運行的可靠性和穩定性。*近,高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定義
Answer:在現代接地概念中、對于線(xiàn)路工程師來(lái)說(shuō),該術(shù)語(yǔ)的含義通常是‘線(xiàn)路電壓的參考點(diǎn)’;對于系統設計師來(lái)說(shuō),它常常是機柜或機架;對電氣工程師來(lái)說(shuō),它是綠色**地線(xiàn)或接到大地的意思。一個(gè)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**”低阻抗”和“通路”。
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在電路里常被定為電壓參考基點(diǎn)。
從電氣意義上說(shuō),GND分為電源地和信號地。PG是PowerGround(電源地)的縮寫(xiě)。另一個(gè)是SignalGround(信號地)。實(shí)際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦?。?。兩個(gè)名稱(chēng),主要是便于對電路進(jìn)行分析。
進(jìn)一步說(shuō),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。
Q4:合適的接地方式
Answer:接地有多種方式,有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地以及混合類(lèi)型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來(lái)說(shuō),單點(diǎn)接地用于簡(jiǎn)單電路,不同功能模塊之間接地區分,以及低頻(f《1MHz)電子線(xiàn)路。當設計高頻(f》10MHz)電路時(shí)就要采用多點(diǎn)接地了或者多層板(完整的地平面層)。
Q5:信號回流和跨分割的介紹
Answer:對于一個(gè)電子信號來(lái)說(shuō),它需要尋找一條*低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個(gè)信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
**,根據公式可以知道,輻射強度是和回路面積成正比的,就是說(shuō)回流需要走的路徑越長(cháng),形成的環(huán)越大,它對外輻射的干擾也越大,所以,PCB布板的時(shí)候要盡可能減小電源回路和信號回路面積。
**,對于一個(gè)高速信號來(lái)說(shuō),提供有好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量,這是因為PCB上傳輸線(xiàn)的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來(lái)計算的,如果
高速線(xiàn)附近有連續的地平面,這樣這條線(xiàn)的阻抗就能保持連續,如果有段線(xiàn)附近沒(méi)有了地參考,這樣阻抗就會(huì )發(fā)生變化,不連續的阻抗從而會(huì )影響到信號的完整性。
所以,布線(xiàn)的時(shí)候要把高速線(xiàn)分配到靠近地平面的層,或者高速線(xiàn)旁邊并行走一兩條地線(xiàn),起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三,為什么說(shuō)布線(xiàn)的時(shí)候盡量不要跨電源分割,這也是因為信號跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會(huì )很長(cháng)了,容易受到干擾。當然,不是嚴格要求不能跨越電源分割,對于低速的信號是可以的,因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認真檢查,盡量不要跨越,可以通過(guò)調整電源部分的走線(xiàn)。
Q6:為什么要將模擬地和數字地分開(kāi),如何分開(kāi)?
Answer:模擬信號和數字信號都要回流到地,因為數字信號變化速度快,從而在數字地上引起的噪聲就會(huì )很大,而模擬信號是需要一個(gè)干凈的地參考工作的。如果模擬地和數字地混在一起,噪聲就會(huì )影響到模擬信號。一般來(lái)說(shuō),模擬地和數字地要分開(kāi)處理,然后通過(guò)細的走線(xiàn)連在一起,或者單點(diǎn)接在一起??偟乃枷胧潜M量阻隔數字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格的要求模擬地和數字地必須分開(kāi),如果模擬部分附近的數字地還是很干凈的話(huà)可以合在一起。
Q7:?jiǎn)伟迳系男盘柸绾谓拥兀?/span>
Answer:對于一般器件來(lái)說(shuō),就近接地是*好的,采用了擁有完整地平面的多層板設計后,對于一般信號的接地就非常容易了,基本原則是保證走線(xiàn)的連續性,減少過(guò)孔數量;靠近地平面或者電源平面,等等。
Q8:?jiǎn)伟宓慕涌谄骷绾谓拥兀?/span>
Answer:有些單板會(huì )有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網(wǎng)口RJ45連接器等等,如果對它們的接地設計得不好也會(huì )影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會(huì )成為對外的電磁干擾源,把板內的噪聲向外發(fā)送。一般來(lái)說(shuō)會(huì )單獨分割出一塊獨立的接口地,與信號地的連接采用細的走線(xiàn)連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線(xiàn)可以用來(lái)阻隔信號地上噪音過(guò)到接口地上來(lái)。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(xiàn)的屏蔽層如何接地?
Answer:屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上,這是因為信號地上有各種的噪聲,如果屏蔽層接到了信號地上,噪聲電壓會(huì )驅動(dòng)共模電流沿屏蔽層向外干擾,所以設計不好的電纜線(xiàn)一般都是電磁干擾的*大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的干凈。
混合電路里面做標示用的,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(fā)射極),集成電路剛出現時(shí)只有NPN管,后來(lái)才有集成進(jìn)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)。
*后談一下接地方式的一般選取原則:
對于給定的設備或系統,在所關(guān)心的*高頻率(對應波長(cháng)為)入上,當傳輸線(xiàn)的長(cháng)度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據經(jīng)驗法則,對于低于1MHZ的電路,采用單點(diǎn)接地較好;對于高于10MHZ,則采用多點(diǎn)接地為佳。對于介于兩者之間的頻率而言,只要*長(cháng)傳輸線(xiàn)的長(cháng)度L小于/20 入,則可采用單點(diǎn)接地以避免公共阻抗耦合。
這主要是根據電路的性能來(lái)分割地,對于數字信號3.3v電路,2.5V電路和5V電路的地也可能有分開(kāi)的需要。即使是同一個(gè)供電的數字電路,有時(shí)候也有布線(xiàn)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(gè)部分有ESD和屏蔽的需要的。有些時(shí)候電路地通過(guò)一個(gè)1M電阻同外殼相連,有時(shí)候直接連接。要根據應用和ESD的要求來(lái)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(lái)看的。理論上講地是0電壓的,但是在實(shí)際PCBA上地是有很多噪聲和反彈的。
首先先來(lái)明白幾個(gè)概念:
1、地的分割與匯接:接地是抑制電磁干擾、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(chǎn)品抑制電磁干擾的能力,又能減少產(chǎn)品對外的EMI發(fā)射。
2、接地的含義:電子設備的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”(**地),另一種是“系統基準地”(信號地)。接地就是指在系統與某個(gè)電位基準面之間建立低阻的導電通路?!敖哟蟮亍本褪且缘厍虻碾娢粸榛鶞?,并以大地作為零電位,把電子設備的金屬外殼、電路基準點(diǎn)與大地相連接。
把接地平面與大地連接,往往是出于以下考慮:
A、提高設備電路系統工作的穩定性;
B、靜電泄放;
C、為工作人員提供**保障。
接地分類(lèi):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(jìn)行接地設計、安裝,還要正確進(jìn)行各種不同信號的接地處理??刂葡到y中,大致有以下幾種地線(xiàn):
(1)數字地:也叫邏輯地,是各種開(kāi)關(guān)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(xiàn),這種地通常是產(chǎn)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(chǎng)感應而設。
以上這些地線(xiàn)處理是系統設計、安裝、調試中的一個(gè)重要問(wèn)題。下面就接地問(wèn)題提出一些看法:
(1)控制系統宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下,高頻電路應就近多點(diǎn)接地,低頻電路應一點(diǎn)接地。在低頻電路中,布線(xiàn)和元件間的電感并不是什么大問(wèn)題,然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大,因此,常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn);但一點(diǎn)接地不適用于高頻,因為高頻時(shí),地線(xiàn)上具有電感因而增加了地線(xiàn)阻抗,同時(shí)各地線(xiàn)之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來(lái)說(shuō),頻率在1MHz以下,可用一點(diǎn)接地;高于10MHz時(shí),采用多點(diǎn)接地;在1~10MHz之間可用一點(diǎn)接地,也可用多點(diǎn)接地。
(2)交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線(xiàn)的兩點(diǎn)間會(huì )有數mV甚至幾V電壓,對低電平信號電路來(lái)說(shuō),這是一個(gè)非常重要的干擾,因此必須加以隔離和防止。
(3)浮地與接地的比較。全機浮空即系統各個(gè)部分與大地浮置起來(lái),這種方法簡(jiǎn)單,但整個(gè)系統與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力,但一旦絕緣下降就會(huì )帶來(lái)干擾。還有一種方法,就是將機殼接地,其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強,**可靠,但實(shí)現起來(lái)比較復雜。
(4)模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力,對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴格按照操作手冊上的要求設計。
(5)屏蔽地。在控制系統中為了減少信號中電容耦合噪聲、準確檢測和控制,對信號采用屏蔽措施是十分必要的。根據屏蔽目的不同,屏蔽地的接法也不一樣。電場(chǎng)屏蔽解決分布電容問(wèn)題,一般接大地;電磁場(chǎng)屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場(chǎng)輻射干擾。利用低阻金屬材料高導流而制成,可接大地。磁場(chǎng)屏蔽用以防磁鐵、電機、變壓器、線(xiàn)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(diǎn)接地時(shí),低頻電纜的屏蔽層也應一點(diǎn)接地。如果電纜的屏蔽層地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí),將產(chǎn)生噪聲電流,形成噪聲干擾源。當一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號源與系統中接地的放大器相連時(shí),輸入端的屏蔽應接至放大器的公共端;相反,當接地的信號源與系統中不接地的放大器相連時(shí),放大器的輸入端也應接到信號源的公共端。
對于電氣系統的接地,要按接地的要求和目的分類(lèi),不能將不同類(lèi)接地簡(jiǎn)單地、任意地連接在一起,而是要分成若干獨立的接地子系統,每個(gè)子系統都有其共同的接地點(diǎn)或接地干線(xiàn),*后才連接在一起,實(shí)行總接地。
Q1:為什么要接地?
Answer:接地技術(shù)的引入*初是為了防止電力或電子等設備遭雷擊而采取的保護性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地,從而起到保護建筑物的作用。同時(shí),接地也是保護人身**的一種有效手段,當某種原因引起的相線(xiàn)(如電線(xiàn)絕緣不佳,線(xiàn)路老化等)和設備外殼碰觸時(shí),設備的外殼就會(huì )有危險電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會(huì )流經(jīng)PE線(xiàn)到大地,從而起到保護作用。
隨著(zhù)電子通信和其它數字領(lǐng)域的發(fā)展,在接地系統中只考慮防雷和**已遠遠不能滿(mǎn)足要求了。比如在通信系統中,大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個(gè)基準‘地’作為信號的參考地。而且隨著(zhù)電子設備的復雜化,信號頻率越來(lái)越高,因此,在接地設計中,信號之間的互擾等電磁兼容問(wèn)題必須給予特別關(guān)注,否則,接地不當就會(huì )嚴重影響系統運行的可靠性和穩定性。*近,高速信號的信號回流技術(shù)中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定義
Answer:在現代接地概念中、對于線(xiàn)路工程師來(lái)說(shuō),該術(shù)語(yǔ)的含義通常是‘線(xiàn)路電壓的參考點(diǎn)’;對于系統設計師來(lái)說(shuō),它常常是機柜或機架;對電氣工程師來(lái)說(shuō),它是綠色**地線(xiàn)或接到大地的意思。一個(gè)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**”低阻抗”和“通路”。
Q3:常見(jiàn)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在電路里常被定為電壓參考基點(diǎn)。
從電氣意義上說(shuō),GND分為電源地和信號地。PG是PowerGround(電源地)的縮寫(xiě)。另一個(gè)是SignalGround(信號地)。實(shí)際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦?。?。兩個(gè)名稱(chēng),主要是便于對電路進(jìn)行分析。
進(jìn)一步說(shuō),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。
Q4:合適的接地方式
Answer:接地有多種方式,有單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地以及混合類(lèi)型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來(lái)說(shuō),單點(diǎn)接地用于簡(jiǎn)單電路,不同功能模塊之間接地區分,以及低頻(f《1MHz)電子線(xiàn)路。當設計高頻(f》10MHz)電路時(shí)就要采用多點(diǎn)接地了或者多層板(完整的地平面層)。
Q5:信號回流和跨分割的介紹
Answer:對于一個(gè)電子信號來(lái)說(shuō),它需要尋找一條*低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個(gè)信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
**,根據公式可以知道,輻射強度是和回路面積成正比的,就是說(shuō)回流需要走的路徑越長(cháng),形成的環(huán)越大,它對外輻射的干擾也越大,所以,PCB布板的時(shí)候要盡可能減小電源回路和信號回路面積。
**,對于一個(gè)高速信號來(lái)說(shuō),提供有好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量,這是因為PCB上傳輸線(xiàn)的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來(lái)計算的,如果
高速線(xiàn)附近有連續的地平面,這樣這條線(xiàn)的阻抗就能保持連續,如果有段線(xiàn)附近沒(méi)有了地參考,這樣阻抗就會(huì )發(fā)生變化,不連續的阻抗從而會(huì )影響到信號的完整性。
所以,布線(xiàn)的時(shí)候要把高速線(xiàn)分配到靠近地平面的層,或者高速線(xiàn)旁邊并行走一兩條地線(xiàn),起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三,為什么說(shuō)布線(xiàn)的時(shí)候盡量不要跨電源分割,這也是因為信號跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會(huì )很長(cháng)了,容易受到干擾。當然,不是嚴格要求不能跨越電源分割,對于低速的信號是可以的,因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認真檢查,盡量不要跨越,可以通過(guò)調整電源部分的走線(xiàn)。
Q6:為什么要將模擬地和數字地分開(kāi),如何分開(kāi)?
Answer:模擬信號和數字信號都要回流到地,因為數字信號變化速度快,從而在數字地上引起的噪聲就會(huì )很大,而模擬信號是需要一個(gè)干凈的地參考工作的。如果模擬地和數字地混在一起,噪聲就會(huì )影響到模擬信號。一般來(lái)說(shuō),模擬地和數字地要分開(kāi)處理,然后通過(guò)細的走線(xiàn)連在一起,或者單點(diǎn)接在一起??偟乃枷胧潜M量阻隔數字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格的要求模擬地和數字地必須分開(kāi),如果模擬部分附近的數字地還是很干凈的話(huà)可以合在一起。
Q7:?jiǎn)伟迳系男盘柸绾谓拥兀?/span>
Answer:對于一般器件來(lái)說(shuō),就近接地是*好的,采用了擁有完整地平面的多層板設計后,對于一般信號的接地就非常容易了,基本原則是保證走線(xiàn)的連續性,減少過(guò)孔數量;靠近地平面或者電源平面,等等。
Q8:?jiǎn)伟宓慕涌谄骷绾谓拥兀?/span>
Answer:有些單板會(huì )有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網(wǎng)口RJ45連接器等等,如果對它們的接地設計得不好也會(huì )影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會(huì )成為對外的電磁干擾源,把板內的噪聲向外發(fā)送。一般來(lái)說(shuō)會(huì )單獨分割出一塊獨立的接口地,與信號地的連接采用細的走線(xiàn)連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線(xiàn)可以用來(lái)阻隔信號地上噪音過(guò)到接口地上來(lái)。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(xiàn)的屏蔽層如何接地?
Answer:屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上,這是因為信號地上有各種的噪聲,如果屏蔽層接到了信號地上,噪聲電壓會(huì )驅動(dòng)共模電流沿屏蔽層向外干擾,所以設計不好的電纜線(xiàn)一般都是電磁干擾的*大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的干凈。
混合電路里面做標示用的,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(fā)射極),集成電路剛出現時(shí)只有NPN管,后來(lái)才有集成進(jìn)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)。
*后談一下接地方式的一般選取原則:
對于給定的設備或系統,在所關(guān)心的*高頻率(對應波長(cháng)為)入上,當傳輸線(xiàn)的長(cháng)度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據經(jīng)驗法則,對于低于1MHZ的電路,采用單點(diǎn)接地較好;對于高于10MHZ,則采用多點(diǎn)接地為佳。對于介于兩者之間的頻率而言,只要*長(cháng)傳輸線(xiàn)的長(cháng)度L小于/20 入,則可采用單點(diǎn)接地以避免公共阻抗耦合。