数字地面和模拟地面相互影响,不是因为一个叫数字,一个叫模拟,而是因为同一部电梯:地面,这部电梯用的井道在PCB布得地线。
模拟电路的电流采用这条线,数字电路的电流也采用这条线是可以理解的,线布是用来导电流的,但问题是这条线上有电阻!最根本的问题是,这条线的电流需要两个不同的电路。
假设有2股电流,数流,模流同时从地出发。有两个装置:数字件和模拟件。如果两个电路不分开,数流模流到数字件的接地端,损失的电压是V=(数流 模流)X线路电阻相当于数字设备的接地端相对于地端升高V,我对数字设备不满意。我承认它会增加一点电压。我承认数流的那部分,但为什么要把模流添加到我头上呢?同样,模拟器件也会抱怨!
两个解决方案:第一:你布的PCB线没有阻抗,自然不会引起干扰,就像2、3楼直接往下跳,那是井道最宽的时候,也就是可以装一个无限大的电梯,自然谁都不影响谁,但谁都知道,This is mission impossible!第二:二条回路分开,数流,模流分开,数地,模地分开。
同样,虽然有时在模拟电路中,但也分为大、小电流电路,以避免相互干扰。所谓的干扰是:两个不同电路中的电流PCB这两部分电压是由走线引起的电压叠加而成。
数字地面是数字电路部分的公共基准端,即数字电压信号的基准端;模拟地面是模拟电路部分的公共基准端,模拟信号的电压基准端(零电位点)。
由于数字信号通常是矩形波,因此有大量谐波。若电路板中的数字地与模拟地不从接入点分开,则数字信号中的谐波很容易干扰模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时,也会影响数字电路的正常运行。模拟电路涉及弱信号,但数字电路门限电平较高,对电源的要求低于模拟电路。在既有数字电路又有模拟电路的系统中,数字电路产生的噪声会影响模拟电路,使模拟电路的小信号指标变差。克服的方法是分开模拟和数字。
问题的根本原因是铜箔在电路板上的电阻不能保证为零,数字地和模拟地在接入点分开,以尽量减少数字地和模拟地的共地电阻。
如果模拟地面与数字地面直接连接,则会导致相互干扰。不短也不合适。对于低频模拟电路,除了粗化和缩短接地线外,接地是抑制接地线干扰的最佳选择,主要可以防止接地线公共阻抗引起的部件之间的相互干扰。
对于高频电路和数字电路,由于地线的电感效应影响较大,一点接地会导致实际地线延长,并带来不利影响。此时,应将单独接地与一点接地相结合。此外,对于高频电路,还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法是尽可能粗化地线,以减少噪声对地的阻抗;全接地,即除传输信号的印刷线外,所有其他部用作地线。没有无用的大面积铜箔。
地线应形成环路,防止高频辐射噪声,但环路周围面积不宜过大,以免仪器处于强磁场时产生感应电流。但如果只是低频电路,地线环路应避免。数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置。A/D,这里只有单点共地。低频影响不大,但建议模拟和数字一点接地。高频时,可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。
模拟地与数字地之间的串联可采用四种方式:
1.用磁珠连接;
2、采用电容连接(采用电容隔直交原理);
3.用电感连接(一般用几个)uH到数十uH);
4.连接0欧姆电阻。
磁珠和0欧姆电阻:
一般来说,0欧洲电阻是最好的选择,1,可以确保直流电位相等;2,单点接地,限制噪声;3,衰减所有频率的噪声(0欧洲也有阻抗,电流路径狭窄,限制噪声电流);4,电容器(使用电容器隔离的原理)。
磁珠由具有良好阻抗性能的铁氧体材料制成,专门用于抑制信号线和电源线上的高频噪声和尖峰干扰,并具有吸收静电脉冲的能力。
磁珠具有较高的电阻率和磁导率,等同于电阻和电感串联,但电阻值和电感值随频率而变化。
它比普通电感具有更好的高频滤波特性,在高频时具有阻力,因此可以在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
磁珠对高频信号有很大的阻碍作用,一般规格为100欧/100mMHZ,它的电阻比电感低得多。
铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是目前应用发展迅速的抗干扰组件,价格低廉,易用,具有显著的高频噪声过滤效果。
铁氧体磁珠不仅可以用来过滤电源电路中的高频噪声(直流和交流输出),还可以用于其他电路,其体积可以很小。特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有高频高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,因此可以在这种情况下发挥磁珠的作用。只要导线穿过电路。当导线中的电流通过时,铁氧体对低频电流几乎没有阻抗,对高频电流的衰减会更大。
一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,一匝以下的线圈习惯称为磁珠。电感是储能元件,磁珠是能量转换(消耗)装置。电感主要用于电源滤波电路,磁珠主要用于信号电路,EMC对策;磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感主要用于抑制传导干扰。两者都可以用来处理EMC、EMI问题;电感通常用于电路匹配和信号质量控制,磁珠用于模拟和数字组合。
电感可用作电源滤波器。磁珠的电路符号是电感,但在型号上可以看出,磁珠在电路功能上使用。磁珠的原理与电感相同,但频率特性不同;磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成。磁珠将交流信号转换为热能,电感存储交流并缓慢释放。
电感是储能元件,磁珠是能量转换(消耗)装置;电感主要用于电源滤波电路,磁珠主要用于信号电路,EMC对策;磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感主要用于抑制传导干扰。两者都可以用来处理EMC、EMI问题。像某些一样,磁珠被用来吸收超高频信号RF电路,PLL,振荡电路包括超高频存储电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)所有这些都需要在电源输入部分添加磁珠,而电感是一种用于电源输入的蓄能元件LC振荡电路、中低频滤波电路等,其应用频率很少超过50MHZ。
电容器直接直接交叉,导致浮地。电容器不通过直流,会导致压差和静电积累,触摸外壳会麻木。如果电容器和磁珠并联,就是画蛇添足,因为磁珠是直的,电容器就会失效。串联是不连贯的。
电感体积大,杂散参数多,特性不稳定,离散分布参数不易控制,体积大。LC谐振(电容分布)对噪声有特效。
磁珠的等效电路相当于带有阻塞波器,只抑制某个频点的噪声。如果不能预测噪声,如何选择型号,噪声频率不一定固定,所以磁珠不是一个好的选择。
0欧洲电阻相当于一个非常窄的电流通路,可以有效地限制环路电流,抑制噪声。电阻在所有频带上都有衰减(0欧洲电阻也有阻抗),比磁珠更强。
简而言之,关键是模拟和数字接地。建议将0欧洲电阻连接到不同类型的地方;磁珠用于电源引入高频设备;小电容用于高频信号线耦合;电感用于大功率和低频。
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