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係統裏麵,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係統裏麵,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。通常的係統中:
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係統的影響,諸如雷達、手機輻射、紫外線等。
電dian源yuan地di主zhu要yao是shi針zhen對dui電dian源yuan回hui路lu電dian流liu所suo走zou的de路lu徑jing而er言yan的de,一yi般ban來lai說shuo電dian源yuan地di流liu過guo的de電dian流liu較jiao大da,而er信xin號hao地di主zhu要yao是shi針zhen對dui兩liang塊kuai芯xin片pian或huo者zhe模mo塊kuai之zhi間jian的de通tong信xin信xin號hao的de回hui流liu所suo流liu過guo的de路lu徑jing,一yi般ban來lai說shuo信xin號hao地di流liu過guo的de電dian流liu很hen小xiao,其qi實shi兩liang者zhe都dou是shiGND,之所以分開來說,是想讓大家明白在布PCBbanshiyaoqingchudilejiedianyuanjixinhaohuiliugezisuoliuguodelujing,ranhouzaibubanshikaolvruhebimiandianyuanjixinhaogongyonghuiliulujing,ruguogongyongdehua,youkenenghuidaozhidianyuandishangdedadianliuzaixinhaodichanshengyigedianyacha(可以解釋為:導線是有阻抗的,隻是阻值很小,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dang然ran電dian源yuan地di本ben來lai就jiu很hen不bu幹gan淨jing,這zhe樣yang做zuo也ye可ke以yi避bi免mian由you於yu幹gan擾rao使shi信xin號hao誤wu判pan。所suo以yi將jiang電dian源yuan地di和he信xin號hao地di在zai布bu線xian時shi稍shao微wei注zhu意yi一yi下xia,就jiu可ke以yi。一yi般ban來lai說shuo即ji使shi在zai一yi起qi也ye不bu會hui產chan生sheng大da的de問wen題ti,因yin為wei數shu字zi電dian路lu的de門men限xian較jiao高gao。除chu了le正zheng確que進jin行xing接jie地di設she計ji、安裝,還要正確進行各種不同信號的接地處理。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)kongzhixitongyicaiyongyidianjiedi。yibanqingkuangxia,gaopindianluyingjiujinduodianjiedi,dipindianluyingyidianjiedi。zaidipindianluzhong,buxianheyuanjianjiandedianganbingbushishenmedawenti,ranerjiedixingchengdehuanludeganraoyingxianghenda,yinci,changyiyidianzuoweijiedidian;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。zhezhongfangfajuyouyidingdekangganraonengli,danyidanjueyuanxiajiangjiuhuidailaiganrao。haiyouyizhongfangfa,jiushijiangjikejiedi,qiyubufenfukong。zhezhongfangfakangganraonengliqiang,anquankekao,danshixianqilaibijiaofuza。
(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)pingbidi。zaikongzhixitongzhongweilejianshaoxinhaozhongdedianrongouhezaosheng,youliyuzhunquejiancehekongzhi,duixinhaocaiyongpingbicuoshishishifenbiyaode。genjupingbimudebutong,pingbididejiefayebuyiyang。dianchangpingbijiejuefenbudianrongwenti,yibanjiedadi;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、xianquandengciganying,qipingbifangfashiyonggaodaocicailiaoshicilubihe,yibanjiedadiweihao。dangxinhaodianlushiyidianjiedishi,dipindianlandepingbicengyeyingyidianjiedi。ruguodianlandepingbicengjiedidianyouyigeyishangshi,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、renyidilianjiezaiyiqi,ershiyaofenchengruogandulidejiedizixitong,meigezixitongdouyouqigongtongdejiedidianhuojiediganxian,zuihoucailianjiezaiyiqi,shixingzongjiedi。
補充幾點:
1、首先我們要處理係統的晶體幹擾問題,晶體在一個PCB上(shang)的(de)布(bu)局(ju)比(bi)較(jiao)重(zhong)要(yao)。當(dang)然(ran),選(xuan)型(xing)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)。理(li)論(lun)上(shang)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)外(wai)部(bu)晶(jing)體(ti)頻(pin)率(lv)越(yue)低(di),係(xi)統(tong)越(yue)穩(wen)定(ding),越(yue)不(bu)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)幹(gan)擾(rao),但(dan)是(shi)在(zai)內(nei)部(bu)做(zuo)倍(bei)頻(pin)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)芯(xin)片(pian)級(ji)的(de)應(ying)用(yong)層(ceng)次(ci)了(le),補(bu)台(tai)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)操(cao)心(xin)。
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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