二者实质是共同的,便是数字地和模仿地都是地。要理解为什么要分隔,先听一个故事;咱们公司的商务楼,2楼是搞模仿的,3楼是搞数字的,整幢楼只需一部电梯,平常人少的时分还好办,上2楼上3楼互不影响,但每天上下班的时分就不得了了,人多得很,搞数字的要上3楼,总是被2楼搞模仿的人影响,2楼模仿的人要下楼,总是要等电梯上了3楼再下来,彼此影响很是费事,商务楼的物业为处理这个问题,提出了2个计划:第1个(笑死人了)电梯扩展,可以装更多的人,电梯大了是好,但公司会招人,人又多了,再换电梯,再招人…永久死循环,有一个办法到挺好,咱们干脆不要电梯,直接往下跳,不论2楼的3楼的,必定处理问题,但必定会出问题(第1个被枪决掉了)。第2个办法装2部电梯,一部专门上2楼,另一部专门上3楼,Wonderful!太机敏了,这样2层楼面的作业人员就互不影响了。理解了否?
数字地、模仿地彼此会影响不是由于一个叫数字,一个叫模仿,而是他们用了同一部电梯:地,而这部电梯所用的井道便是咱们在PCB上布得地线。模仿回路的电流走这条线,数字回路的电流也走这条线,原本无可厚非,线布着便是用来导通电流的,可问题出在这根线上有电阻!并且最底子的问题是走这条线的电流要去2个不同的回路。假定一下:有2股电流,数流,模流一起从地动身。有2个器材:数字件和模仿件。若2个回路不分隔,数流模流走到数字件的接地端前的时分,损耗的电压为V=(数流+模流)X走线电阻,适当于数字器材的接地端相关于地端升高了V,数字器材不满意了,我承认会升高少量电压,数流的那部分我认了,但模流的为什么要加在我头上?同理模仿器材也会相同诉苦!
两个处理计划:第1个:你布的PCB线没有阻抗,天然不会引起搅扰,就像2、3楼直接往下跳,那是井道最宽的时分,也便是可以装一个无限大的电梯,天然谁都不影响谁,但谁都知道,This is mission impossible!第2个:2条回路分隔走,数流,模流分隔,既数地、模地分隔。
同理,有时虽在模仿回路中,但也要分大、小电流回路,便是防止彼此搅扰。所谓的搅扰便是:2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压,这2部分电压彼此叠加而发生的。
下面再详细介绍,简略来说,数字地是数字电路部分的公共基准端,即数字电压信号的基准端;模仿地是模仿电路部分的公共基准端,模仿信号的电压基准端(零电位点)。
一、分为数字地和模仿地的原因
由于数字信号一般为矩形波,带有很多的谐波。假如电路板中的数字地与模仿地没有从接入点分隔,数字信号中的谐波很简单会搅扰到模仿信号的波形。当模仿信号为高频或强电信号时,也会影响到数字电路的正常作业。模仿电路触及微小信号,可是数字电路门限电平较高,对电源的要求就比模仿电路低些。既有数字电路又有模仿电路的体系中,数字电路发生的噪声会影响模仿电路,使模仿电路的小信号目标变差,战胜的办法是分隔模仿地和数字地。
存在问题的底子原因是,无法确保电路板上铜箔的电阻为零,在接入点将数字地和模仿地分隔,便是为了将数字地和模仿地的共地电阻降到最小。
二、数字地和模仿地处理的基本原则如下
假如把模仿地和数字地大面积直接相连,会导致彼此搅扰。不短接又不当。关于低频模仿电路,除了加粗和缩短地线之外,电路各部分选用一点接地是按捺地线搅扰的最佳挑选,首要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的彼此搅扰。
而关于高频电路和数字电路,由于这时地线的电感效应影响会更大,一点接地会导致实践地线加长而带来晦气影响,这时应采纳分隔接地和一点接地相结合的办法。别的关于高频电路还要考虑怎么按捺高频辐射噪声,办法是:尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;满接地,即除传输信号的印制线以外,其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。
地线应构成环路,以防止发生高频辐射噪声,但环路所围住面积不行过大,防止仪器处于强磁场中时,发生感应电流。但假如仅仅低频电路,则应防止地线环路。数字电源和模仿电源最好阻隔,地线分隔安置,假如有A/D,则只在此处单点共地。低频中没有多大影响,但主张模仿和数字一点接地。高频时,可经过磁珠把模仿和数字地一点共地。
三、四种处理办法
模仿地和数字地间的串接可以选用四种办法:1、用磁珠衔接;2、用电容衔接(运用电容隔直通交的原理);3、用电感衔接(一般用几uH到数十uH);4、用0欧姆电阻衔接。下面要点介绍一下磁珠和0欧姆电阻:
一般情况下,用0欧电阻是最佳挑选,1、可确保直流电位持平;2、单点接地,约束噪声;3、对一切频率的噪声都有衰减效果(0欧也有阻抗,并且电流途径狭隘,可以约束噪声电流经过);4、电容(运用电容隔直通交的原理)。
磁珠选用在高频段具有杰出阻抗特性的铁氧体资料烧结面成,专用于按捺信号线、电源线上的高频噪声和尖峰搅扰,还具有吸收静电脉冲的才能。磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率改变。它比一般的电感有更好的高频滤波特性,在高频时出现阻性,所以能在适当宽的频率规模内坚持较高的阻抗,然后进步调频滤波效果。磁珠对高频信号才有较大阻止效果,一般标准有100欧/100mMHZ,它在低频时电阻比电感小得多。铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是现在运用开展很快的一种抗搅扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果明显。
铁氧体磁珠不只可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和沟通输出),还可广泛运用于其它电路,其体积可以做得很小。特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的首要本源,所以可在这种场合发挥磁珠的效果。在电路中只需导线穿过它即可。当导线中电流穿过期,铁氧体对低频电流简直没有什么阻抗,而对较高频率的电流会发生较大衰减效果。
四、电感与磁珠的差异
有一匝以上的线圈习气称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习气称之为磁珠。电感是储能元件,而磁珠是能量转化(耗费)器材,电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;磁珠首要用于按捺电磁辐射搅扰,而电感用于这方面则侧重于按捺传导性搅扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题;电感一般用于电路的匹配和信号质量的操控上,在模仿地和数字地结合的当地用磁珠。
作为电源滤波,可以运用电感。磁珠的电路符号便是电感可是类型上可以看出运用的是磁珠在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,仅仅频率特性不同算了;磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把沟通信号转化为热能,电感把沟通存储起来,缓慢的开释出去。
电感是储能元件,而磁珠是能量转化(耗费)器材;电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;磁珠首要用于按捺电磁辐射搅扰,而电感用于这方面则侧重于按捺传导性搅扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其运用频率规模很少超越50MHZ。
五、几种办法总述
电容隔直通交,形成浮地。电容不通直流,会导致压差和静电积累,摸机壳会麻手。假如把电容和磁珠并联,便是弄巧成拙,由于磁珠通直,电容将失效。串联的话就显得不三不四。
电感体积大,杂散参数多,特性不稳定,离散散布参数欠好操控,体积大。电感也是陷波,LC谐振(散布电容),对噪点有特效。
磁珠的等效电路适当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有按捺效果,假如不能预知噪点,怎么挑选类型,何况,噪点频率也不一定固定,故磁珠不是一个好的挑选。
0欧电阻适当于很窄的电流通路,可以有效地约束环路电流,使噪声得到按捺。电阻在一切频带上都有衰减效果(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。
总归,关键是模仿地和数字地要一点接地。主张,不同品种地之间用0欧电阻相连;电源引进高频器材时用磁珠;高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。