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

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)合起來使用,可解決大部分噪聲問題.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)計中應(yīng)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(yīng)采用一點接地.

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

當(dāng)工作頻率在1~10MHz時,如果采用一點接地,其地線長度不應(yīng)超過波長的 1/20,否則應(yīng)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(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)備的定時信號電平不穩(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(xì)的限制,會在地結(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,則會縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力.

這是幾個不同的問題: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(jī)殼接地,可使抗干擾能力增強(qiáng),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(chǎn)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(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,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預(yù)先估計噪點頻率,以便選用適當(dāng)型號。對于頻率不確定或無法預(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。

下面再說說機(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!原因為設(shè)備本身發(fā)生漏

電或遭遇強(qiáng)電磁場干擾時,數(shù)字電路、模擬電路會受此噪聲干擾導(dǎo)致錯誤動作,嚴(yán)重的會導(dǎo) 致機(jī)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(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、錯相、高壓擊穿等故障更可導(dǎo)致其瞬時電平遠(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)。

順便說一點:目前的電磁**攻擊就是通過在設(shè)備所處的空間發(fā)散高頻、高幅的電磁場而引起設(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(yán)格保證安規(guī)間距要求。機(jī)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(wǎng)口,出戶,安規(guī)與EMC要求嚴(yán)格的話,一般會加防護(hù)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(yán)格保證安規(guī)間距要求。

機(jī)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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