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                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系統裏面,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系統裏面,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。通常的系統中:
                 
                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系統的影響,諸如雷達、手機輻射、紫外線等。
                 
                電源地主要是針對電源回路電流所走的路徑而言的,一般來說電源地流過的■電流較大,而信號地主要≡是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑,一般來說信號地流過的電流很小,其實兩①者都是GND,之所以分開來說,是想讓大家明白在布PCB板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑,然後在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑,如果共♂用的話,有可能會導致電源地上的大電流在信號地產生一個電壓差(可以解釋為:導線是有阻抗的※,只是阻值很小,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。
                 
                當然電源地本來就很不幹凈,這樣做也可以避免由於幹擾使信號誤判。所以將電源地和信號地在布線時稍微註意々一下,就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題,因為數字電路的門限較高。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。控制系統中,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∮些地線處理是系統設計、安裝、調試中的一個重要問題。下面就接地問題提出一些看法:
                 
                (1)控制系統宜采用一點接地。一般情況下,高頻電路應就近多點→接地,低頻電路應一點接地。在低頻電路中,布線和元件間的電感並不是什麽大問題,然而接地形成的環路的幹擾影響很大,因此,常以一點作為接地點;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。全機浮空即系統各個部分與大地浮置起來,這∮種方法簡單,但整個系統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。這種方法具有一定的抗幹擾能力,但一旦絕緣下降就會帶來幹擾。還有一種方法,就是將機殼ㄨ接地,其余部分浮空。這種方法抗幹擾能〓力強,安全可靠,但實現起來比較復雜。
                 
                (4)模擬地。模擬地的接◣法十分重要。為了提高抗共模幹擾能力,對於模擬信號可采用屏蔽浮技術。對於具體模擬◥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的電容耦合噪聲,有利於準ぷ確檢測和控制,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。電場屏蔽解決分布電容問題,一般接大地;電磁場屏蔽主要避免雷達、電臺等高頻電磁場輻射幹擾∩,利用低阻金屬材料高導流而制成,可接大地。磁場屏蔽用以防磁卐鐵、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,低頻電纜的屏蔽層也應一點接地∏。如果電纜的屏蔽層接地點有一個以上時,將產生噪聲電流,形成噪聲幹擾源。當一個電路有一個不◆接地的信號源與系統中接地的放大器相連時,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,放大器的︻輸入端也應接到信號源的公共端。
                 
                對於電氣系統的接地,要按接地的要求∑和目的分類,不能將不同類接地簡單地、任意地∑ 連接在一起,而是要分成若幹獨立的接地子系統,每個子系√統都有其共同的接地點或接地幹線,最後才連接在一起,實行總接地★。
                 
                補充幾點:
                1、首先我們要處理系統的晶體幹擾問題,晶體在一個PCB上的布局比較重▃要。當然,選型也很重要。理論上一●個系統中的外部晶體頻率越低,系統越穩定,越不容易受到幹擾,但是在內部做倍頻基本上是芯片級的應用層次了,補臺需要我們操々心。
                 
                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Ψ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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