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          地線設計及機殼地與數(shù)字地、模擬地的關系

          作者: 時間:2017-10-14 來源:網絡 收藏

            一、

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201710/366417.htm

            在電子設備中,接地是抑制噪聲的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用,可解決大部分噪聲問題。電子設備中地線結構大致分為-系統(tǒng)地,(屏蔽地),(邏輯地)和電源等。在中應注意以下幾點:

            A. 正確選擇單點接地與多點接地

            在低頻電路中,信號的工作頻率小于1MHz,它的布線和組件間的電感影響較小,而接地 電路形成的環(huán)流對噪聲影響較大,因而應采用一點接地。

            當信號工作頻率大于10MHz時,地線阻抗變得很大,此時應盡量降低地線阻抗,應采用就 近多點接地。

            當工作頻率在1~10MHz時,如果采用一點接地,其地線長度不應超過波長的 1/20,否則 應采用多點接地法。

            B. 將數(shù)字電路與電源模擬電路分開

            如果電路板上有高速邏輯電路,又有線性模擬電路,應使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連(???)。要盡量加大線性電路的接地面積。

            C. 盡量加粗接地線

            若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此應將接地線盡量加粗,使它能通過三位于印刷電路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應大于3mm.

            D. 將接地線構成死循環(huán)路

            設計只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時,將接地線做成死循環(huán)路可以明顯的提高 抗噪聲能力。

            其原因在于:印刷電路板上有很多集成電路組件,尤其遇有耗電多的組件時,因受接地線粗細的限制,會在地結上產生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結構成環(huán)路,則會縮小電位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。

            這是幾個不同的問題:,顧名思意也就是模擬電路和數(shù)字電路接地。

            1. 應分開;

            在高要求電路中,數(shù)字地與模擬地必需分開。即使是對于 A/D、D/A轉換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統(tǒng)一點上把兩種“地”連接起來。

            2.浮地與接地;

            系統(tǒng)浮地,是將系統(tǒng)電路的各部分的地線浮置起來,不與大地相連。這種接法,有一定抗干擾能力。但系統(tǒng)與地的絕緣電阻不能小于 50MΩ,一旦絕緣性能下降,就會帶來干擾。通常采用系統(tǒng)浮地,機殼接地,可使抗干擾能力增強,安全可靠。

            3.一點接地;

            在低頻電路中,布線和元件之間不會產生太大影響。通常頻率小于 1MHz的電路,采用一點接地。

            4.多點接地。

            在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大于 10MHz的電路,采用多點接地。

            如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有四種 方法解決此問題∶

            1、用磁珠連接;

            2、用電容連接;

            3、用電感連接;

            4、用 0歐姆電阻連 接。

            磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預先 估計噪點頻率,以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預知的情況,磁珠不合。

            電容隔直通交,造成浮地。

            電感體積大,雜散參數(shù)多,不穩(wěn)定。

            0歐電阻相當于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有 頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。

            另,連接模擬地和數(shù)字地,用0歐姆電阻屬于單點連接,適合低頻弱流。用電容不好,隔絕直流,容易造成浮地,產生靜電高壓。

            下面再說說與數(shù)字地,模擬地的關系:

            一般接交流供電電源的地線(不是零線),目的是為了防止操作人員觸電(機殼與大 地、人體等電位)。

            機殼地一般可和設備的電源地連接在一起,但是: 數(shù)字電路、模擬電路的工作地原則上嚴禁與設備的電源地直接連接!原因為設備本身發(fā)生漏

            電或遭遇強電磁場干擾時,數(shù)字電路、模擬電路會受此噪聲干擾導致錯誤動作,嚴重的會導 致機器毀損?。?!

            主要因為數(shù)字電路、模擬電路的工作電平一般為 3.3-15.5V(15.5V一般用于 232接口通訊 的最高電平);而通常電源回路的電平一般在市電范圍(AC220V±10%),遠遠大于數(shù)字電路、 模擬電路的工作電平。尤其市電本身可遭遇雷擊、錯相、高壓擊穿等故障更可導致其瞬時電 平遠遠大于其正常電平(最高可達22倍)。因此為確保安全一般數(shù)字電路、模擬電路的工作 地均會與設備的電源地、機殼等隔離或者采用不同的接地系統(tǒng)。

            順便說一點:目前的電磁**攻擊就是通過在設備所處的空間發(fā)散高頻、高幅的電磁場而引 起設備的數(shù)字電路、模擬電路等核心工作電路部分的元器件發(fā)生損壞而達到目的!

            把幾個地接在一起就是你說的系統(tǒng)地。一般是把地分成初級與次級兩個地,地之間可以通過 電阻、電容相連,初級電路的高、低壓之間和初、次級電路間嚴格保證安規(guī)間距要求。機殼 地為初級,而數(shù)字地為次級。安裝孔焊盤上可以分布8個小孔呀,有時叫它星月焊盤。

            如果有網口,出戶,安規(guī)與EMC要求嚴格的話,一般會加防護電路。

            最好分成初級與次級兩個地,地之間可以通過電阻、電容相連初級電路的高、低壓之間和初、次級電路間嚴格保證安規(guī)間距要求。

            機殼地為初級,而數(shù)字地為次級。

            安裝孔焊盤上可以分布8個小孔呀,有時叫它星月焊盤。

            把所有地都短接在一起中心孔非金屬化(不然就成了大面積連接,因為中心孔很大);用焊盤上均勻分布的8個金屬化小孔多點連接數(shù)字地,限制噪聲,提供大電流通路;焊盤可做成馬蹄型,以便留出膨脹空間。



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