電路設計中各種地的接地處理彙總
發布時間:2015-09-28 責任編輯:susan
【導讀】關於電路設計中的接地處理,除了需要正確進行接地設計、安裝,還要正確進行各種不同信號的接地處理。本文彙總了關於控製係統中接地處理的各種方案。
控製係統中,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係統設計、安裝、調試中的一個重要問題。下麵就接地問題提出一些看法:
(1)控製係統宜采用一點接地。一般情況下,高gao頻pin電dian路lu應ying就jiu近jin多duo點dian接jie地di,低di頻pin電dian路lu應ying一yi點dian接jie地di。在zai低di頻pin電dian路lu中zhong,布bu線xian和he元yuan件jian間jian的de電dian感gan並bing不bu是shi什shen麼me大da問wen題ti,然ran而er接jie地di形xing成cheng的de環huan路lu的de幹gan擾rao影ying響xiang很hen大da,因yin此ci,常chang以yi一yi點dian作zuo為wei接jie地di點dian;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,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。全機浮空即係統各個部分與大地浮置起來,這種方法簡單,但整個係統與大地絕緣電阻不能小於50MΩ。這zhe種zhong方fang法fa具ju有you一yi定ding的de抗kang幹gan擾rao能neng力li,但dan一yi旦dan絕jue緣yuan下xia降jiang就jiu會hui帶dai來lai幹gan擾rao。還hai有you一yi種zhong方fang法fa,就jiu是shi將jiang機ji殼ke接jie地di,其qi餘yu部bu分fen浮fu空kong。這zhe種zhong方fang法fa抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang,安an全quan可ke靠kao,但dan實shi現xian起qi來lai比bi較jiao複fu雜za。
(4)模mo擬ni地di。模mo擬ni地di的de接jie法fa十shi分fen重zhong要yao。為wei了le提ti高gao抗kang共gong模mo幹gan擾rao能neng力li,對dui於yu模mo擬ni信xin號hao可ke采cai用yong屏ping蔽bi浮fu技ji術shu。對dui於yu具ju體ti模mo擬ni量liang信xin號hao的de接jie地di處chu理li要yao嚴yan格ge按an照zhao操cao作zuo手shou冊ce上shang的de要yao求qiu設she計ji。
(5)屏蔽地。在控製係統中為了減少信號中電容耦合噪聲、準zhun確que檢jian測ce和he控kong製zhi,對dui信xin號hao采cai用yong屏ping蔽bi措cuo施shi是shi十shi分fen必bi要yao的de。根gen據ju屏ping蔽bi目mu的de不bu同tong,屏ping蔽bi地di的de接jie法fa也ye不bu一yi樣yang。電dian場chang屏ping蔽bi解jie決jue分fen布bu電dian容rong問wen題ti,一yi般ban接jie大da地di;電磁場屏蔽主要避免雷達、電台等高頻電磁場輻射幹擾。利用低阻金屬材料高導流而製成,可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、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depingbicengyeyingyidianjiedi。ruguodianlandepingbicengdidianyouyigeyishangshi,jiangchanshengzaoshengdianliu,xingchengzaoshengganraoyuan。dangyigedianluyouyigebujiedidexinhaoyuanyuxitongzhongjiedidefangdaqixianglianshi,shuruduandepingbiyingjiezhifangdaqidegonggongduan;相反,當接地的信號源與係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。
對於電氣係統的接地,要按接地的要求和目的分類,不能將不同類接地簡單地、任ren意yi地di連lian接jie在zai一yi起qi,而er是shi要yao分fen成cheng若ruo幹gan獨du立li的de接jie地di子zi係xi統tong,每mei個ge子zi係xi統tong都dou有you其qi共gong同tong的de接jie地di點dian或huo接jie地di幹gan線xian,最zui後hou才cai連lian接jie在zai一yi起qi,實shi行xing總zong接jie地di。
Q1:為什麼要接地?
Answer:接jie地di技ji術shu的de引yin入ru最zui初chu是shi為wei了le防fang止zhi電dian力li或huo電dian子zi等deng設she備bei遭zao雷lei擊ji而er采cai取qu的de保bao護hu性xing措cuo施shi,目mu的de是shi把ba雷lei電dian產chan生sheng的de雷lei擊ji電dian流liu通tong過guo避bi雷lei針zhen引yin入ru到dao大da地di,從cong而er起qi到dao保bao護hu建jian築zhu物wu的de作zuo用yong。同tong時shi,接jie地di也ye是shi保bao護hu人ren身shen安an全quan的de一yi種zhong有you效xiao手shou段duan,當dang某mou種zhong原yuan因yin引yin起qi的de相xiang線xian(如電線絕緣不良,線路老化等)和設備外殼碰觸時,設備的外殼就會有危險 電壓產生,由此生成的故障電流就會流經PE線到大地,從而起到保護作用。隨著電子通信和其它數字領域的發展,在接地係統中隻考慮防雷和安全已遠遠不能滿足 要求了。比如在通信係統中,大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個基準‘地’作zuo為wei信xin號hao的de參can考kao地di。而er且qie隨sui著zhe電dian子zi設she備bei的de複fu雜za化hua,信xin號hao頻pin率lv越yue來lai越yue高gao,因yin此ci,在zai接jie地di設she計ji中zhong,信xin號hao之zhi間jian的de互hu擾rao等deng電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti必bi須xu給gei予yu特te別bie關guan注zhu,否fou則ze,接jie地di不bu當dang就jiu會hui嚴yan重zhong影ying響xiang係xi統tong運yun行xing的de可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing。最zui近jin,高gao速su信xin號hao的de信xin號hao回hui流liu技ji術shu 中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定義
Answer:
在現代接地概念中、對於線路工程師來說,該術語的含義通常是‘線路電壓的參考點’;對於係統設計師來說,它常常是機櫃或機架;對電氣工程師來說,它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常見的接地符號
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在電路裏常被定為電壓參考基點。從電氣意義上說,GND分為電源地和信號地。PG是Power Ground(電源地)的縮寫。另一個是 Signal Ground(信號地)。實際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦!)。兩個名稱,主要是便於對電路進行分析。進一步說,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:
jiediyouduozhongfangshi,youdandianjiedi,duodianjiediyijihunheleixingdejiedi。erdandianjiediyoufenweichuanliandandianjiedihebingliandandianjiedi。yibanlaishuo,dandianjiediyongyujiandandianlu,butonggongnengmokuaizhijianjiediqufen,yijidipin(f<1MHz)電子線路。當設計高頻(f>10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平麵層)。
Q5:信號回流和跨分割的介紹
Answer:對於一個電子信號來說,它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個信號回流就變得非常的關鍵。
diyi,genjugongshikeyizhidao,fusheqiangdushihehuilumianjichengzhengbide,jiushishuohuiliuxuyaozoudelujingyuechang,xingchengdehuanyueda,taduiwaifushedeganraoyeyueda,suoyi,PCB布板的時候要 盡可能減小電源回路和信號回路麵積。
第二,對於一個高速信號來說,提供有好的信號回流可以保證它的信號質量,這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來計算的,如果 高(gao)速(su)線(xian)附(fu)近(jin)有(you)連(lian)續(xu)的(de)地(di)平(ping)麵(mian),這(zhe)樣(yang)這(zhe)條(tiao)線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)就(jiu)能(neng)保(bao)持(chi)連(lian)續(xu),如(ru)果(guo)有(you)段(duan)線(xian)附(fu)近(jin)沒(mei)有(you)了(le)地(di)參(can)考(kao),這(zhe)樣(yang)阻(zu)抗(kang)就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),不(bu)連(lian)續(xu)的(de)阻(zu)抗(kang)從(cong)而(er)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)信(xin)號(hao)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。所(suo)以(yi),布(bu)線(xian)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)把(ba)高(gao)速(su)線(xian)分(fen)配(pei)到(dao)靠(kao)近(jin)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)層(ceng),或(huo)者(zhe)高(gao)速(su)線(xian)旁(pang)邊(bian)並(bing)行(xing)走(zou)一(yi)兩(liang)條(tiao)地(di)線(xian),起(qi)到(dao)屏(ping)蔽(bi)和(he)就(jiu)近(jin)提(ti)供(gong)回(hui)流(liu)的(de)功(gong)能(neng)。
disan,weishenmeshuobuxiandeshihoujinliangbuyaokuadianyuanfenge,zheyeshiyinweixinhaokuayuelebutongdianyuancenghou,tadehuiliutujingjiuhuihenchangle,rongyishoudaoganrao。dangran,bushiyangeyaoqiubunengkuayuedianyuanfenge,duiyudisudexinhaoshikeyide,yinweichanshengdeganraoxiangbixinhaokeyibuyuguanxin。duiyugaosuxinhaojiuyaorenzhenjianzha,jinliangbuyaokuayue,keyitongguotiaozhengdianyuanbufendezouxian。(這是針對多層板多個電源供應情況說的)
Q6:為什麼要將模擬地和數字地分開,如何分開?
Answer:monixinhaoheshuzixinhaodouyaohuiliudaodi,yinweishuzixinhaobianhuasudukuai,congerzaishuzidishangyinqidezaoshengjiuhuihenda,ermonixinhaoshixuyaoyigeganjingdedicankaogongzuode。ruguomonidiheshuzidihunzaiyiqi,zaoshengjiuhuiyingxiangdaomonixinhao。 一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),模(mo)擬(ni)地(di)和(he)數(shu)字(zi)地(di)要(yao)分(fen)開(kai)處(chu)理(li),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)細(xi)的(de)走(zou)線(xian)連(lian)在(zai)一(yi)起(qi),或(huo)者(zhe)單(dan)點(dian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)。總(zong)的(de)思(si)想(xiang)是(shi)盡(jin)量(liang)阻(zu)隔(ge)數(shu)字(zi)地(di)上(shang)的(de)噪(zao)聲(sheng)竄(cuan)到(dao)模(mo)擬(ni)地(di)上(shang)。當(dang)然(ran)這(zhe)也(ye)不(bu)是(shi)非(fei)常(chang)嚴(yan)格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)模(mo)擬(ni)地(di)和(he)數(shu)字(zi)地(di)必(bi)須(xu)分(fen)開(kai),如(ru)果(guo)模(mo)擬(ni)部(bu)分(fen)附(fu)近(jin)的(de)數(shu)字(zi)地(di)還(hai)是(shi)很(hen)幹(gan)淨(jing)的(de)話(hua)可(ke)以(yi)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)。
Q7:單板上的信號如何接地?
Answer:對dui於yu一yi般ban器qi件jian來lai說shuo,就jiu近jin接jie地di是shi最zui好hao的de,采cai用yong了le擁yong有you完wan整zheng地di平ping麵mian的de多duo層ceng板ban設she計ji後hou,對dui於yu一yi般ban信xin號hao的de接jie地di就jiu非fei常chang容rong易yi了le,基ji本ben原yuan則ze是shi保bao證zheng走zou線xian的de連lian續xu性xing,減jian少shao過guo孔kong數shu量liang;靠近地平麵或者電源平麵,等等。
Q8:單板的接口器件如何接地?
Answer:有些單板會有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網口RJ45lianjieqidengdeng,ruguoduitamendejiedishejidebuhaoyehuiyingxiangdaozhengchanggongzuo,liruwangkouhulianyouwuma,diubaodeng,bingqiehuichengweiduiwaidedianciganraoyuan,babanneidezaoshengxiangwaifasong。yibanlaishuohuidandufengechuyikuaidulidejiekoudi,yuxinhaodidelianjiecaiyongxidezouxianlianjie,keyichuanshang 0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的,對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。
Q9:帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
Answer:pingbidianlandepingbicengdouyaojiedaodanbandejiekoudishangerbushixinhaodishang,zheshiyinweixinhaodishangyougezhongdezaosheng,ruguopingbicengjiedaolexinhaodishang,zaoshengdianyahuiqudonggongmodianliuyanpingbicengxiangwaiganrao,suoyishejibuhaodedianlanxianyibandoushidianciganraodezuidazaoshengshuchuyuan。dangranqiantishijiekoudiyeyaofeichangdeganjinghunhedianlulimianzuobiaoshiyongde,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的發射極),集成電路剛出現時隻有NPN管,後來才有集成進去的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)。
一、解釋 VCC:C=circuit 表示電路的意思, 即接入電路的電壓
VDD:D=device表示器件的意思, 即器件內部的工作電壓;
VSS:S=series表示公共連接的意思,通常指電路公共接地端電壓。
二、說明
1、對於數字電路來說,VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓(通常Vcc>Vdd),VSS是接地點。
2、有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳,說明這種器件自身帶有電壓轉換功能。
3、在場效應管(或COMS器件)中,VDD為漏極,VSS為源極,VDD和VSS指的是元件引腳,而不表示供電電壓。
VDD:電源電壓(單極器件);電源電壓(4000係列數字電 路);漏極電壓(場效應管)
VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74係列數字電路);聲控載波(Voice ControlledCarrier)
VSS:地或電源負極
VEE:負電壓供電;場效應管的源極(S)
VPP:編程/擦除電壓。
詳解:
在電子電路中,VCC是電路的供電電壓, VDD是芯片的工作電壓:
VCC:C=circuit表示電路的意思, 即接入電路的電壓, D=device 表示器件的意思, 即器件內部的工作電壓,在普通的電子電路中,一般Vcc>Vdd !
VSS:S=series表示公共連接的意思,也就是負極。
有些IC 同時有VCC和VDD, 這種器件帶有電壓轉換功能。
在“場效應”即COMS元件中,VDD乃CMOS的漏極引腳,VSS乃CMOS的源極引腳, 這是元件引腳符號,它沒有“VCC”的名稱,你的問題包含3個符號,VCC / VDD /VSS, 這顯然是電路符號。
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