機(jī)殼地與數(shù)字地、模擬地的關(guān)系

2016-12-09 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

機(jī)殼地與數(shù)字地、模擬地的關(guān)系CST電磁應(yīng)用技術(shù)圖片1

地線設(shè)計(jì)

在電子設(shè)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(jié)合起來(lái)使用,可解決大部分噪聲問(wèn)題.電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致分為-系統(tǒng)地,機(jī)殼地(屏蔽地),,數(shù)字地(邏輯地)和電源模擬地等。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

A. 正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地

在低頻電路中,信號(hào)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(duì)噪聲影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地.

當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地.

當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的 1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)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(yīng)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(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞.因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過(guò)三位于印刷電路板的允許電流.如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm.

D. 將接地線構(gòu)成死循環(huán)路

設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí),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(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力.

這是幾個(gè)不同的問(wèn)題:模擬地和數(shù)字地,顧名思意也就是模擬電路和數(shù)字電路接地。

1. 數(shù)字地和模擬地應(yīng)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(duì)于 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統(tǒng)一點(diǎn)上把兩種“地”連接起來(lái)。

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(lái),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(huì)帶來(lái)干擾。通常采用系統(tǒng)浮地,機(jī)殼接地,可使抗干擾能力增強(qiáng),安全可靠。

3.一點(diǎn)接地;

在低頻電路中,布線和元件之間不會(huì)產(chǎn)生太大影響。通常頻率小于 1MHz的電路,采用一點(diǎn)接地。

4.多點(diǎn)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(diǎn)接地.

如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有四種方法解決此問(wèn)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(dāng)于帶阻限波器,只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用,使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率,以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無(wú)法預(yù)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(dāng)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(diǎn)比磁珠強(qiáng)。

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

下面再說(shuō)說(shuō)機(jī)殼地與數(shù)字地,模擬地的關(guān)系:

一般機(jī)殼地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(jī)殼與大地、人體等電位)。

機(jī)殼地一般可和設(shè)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(yán)禁與設(shè)備的電源地直接連接!原因?yàn)樵O(shè)備本身發(fā)生漏

電或遭遇強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾時(shí),數(shù)字電路、模擬電路會(huì)受此噪聲干擾導(dǎo)致錯(cuò)誤動(dòng)作,嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo) 致機(jī)器毀損!!!

主要因?yàn)閿?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(yuǎn)遠(yuǎn)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(cuò)相、高壓擊穿等故障更可導(dǎo)致其瞬時(shí)電平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其正常電平(最高可達(dá)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(huì)與設(shè)備的電源地、機(jī)殼等隔離或者采用不同的接地系統(tǒng)。

順便說(shuō)一點(diǎn):目前的電磁**攻擊就是通過(guò)在設(shè)備所處的空間發(fā)散高頻、高幅的電磁場(chǎng)而引起設(shè)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(dá)到目的!

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

如果有網(wǎng)口,出戶,安規(guī)與EMC要求嚴(yán)格的話,一般會(huì)加防護(hù)電路。

最好分成初級(jí)與次級(jí)兩個(gè)地,地之間可以通過(guò)電阻、電容相連初級(jí)電路的高、低壓之間和初、次級(jí)電路間嚴(yán)格保證安規(guī)間距要求。

機(jī)殼地為初級(jí),而數(shù)字地為次級(jí)。

安裝孔焊盤上可以分布8個(gè)小孔呀,有時(shí)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?yàn)橹行目缀艽?;用焊盤上均勻分布的8個(gè)金屬化小孔多點(diǎn)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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