标签: 接地

这个电路的控制板需要连接显示板和识别板。5V 供电和串行控制连到显示板，显示板再连接到识别板。识别板上电位器使用一个LDO供电，将输入的5V转成3.3V。当电位器滑动时，输出电压在0~3.3V之间。为方便连线，识别板上的供电和信号输出通过显示板转接。输出信号通过转接单独连到主板，地的连接则是共用FPC线中的两根电源地。 实际使用时发现电位器输出波动大。AD采集后数值不稳定，12位AD，变化量甚至能达到100。怀疑是LDO不稳定引起。但实测发现，尽管5V供电上有较大波动，3.3V输出仍然是稳定的。也就是说LDO的电源抑制性能没有问题。 显示板和识别板共用5V供电，供电电压波动是因为显示板上有一个5位的七段数码管，在使用过程中电流消耗较大导致。 电路板制作时，一般不考虑地线返回电流。这里使用FPC线连接的电路，如果消耗的电流较大，地线上会有电流，地线上有电压降。导致电位器输出的参考地与单片机AD的参考地不一致。 解决办法是从电位器到单片机单独连1根接地线。连接完成后，AD采样值稳定多了。AD基本能达到10位半。稳定时变化2~3。实际上，如果将电位器的地通过FPC中导线单独辗转连接到控制板，认为同样有效。 在设计时，遇到这种长连接线时，需要考虑返回地的问题。返回地上如果有大的或脉冲电流通过时，会劣化地参考引起数字电平翻转，模拟电压偏移等问题。常规的地线设计的规则，如电路板上模拟信号之间，强信号不要跟弱信号共地。强信号的返回地一定要够粗。基本上都可以考虑返回地的电流来解释。

这个产品是一个摄像设备，使用 MIPI 接口的摄像头，信号线是 10 芯双绞线带屏蔽层， 屏蔽层被供应商用来作为地线使用 ，焊接到主板上以后，去做 EMC 测试，发现辐射相当的高，超标 10db 。 主板是四层板，第二层是地层， top 层上也有铺地，跟地层之间有过孔相连。 Top 层铺地示意如图所示，方块 1 是一块孤岛，环形 2 是其余铺地的示意，可以确定的是两者通过 GND 层相连的。 开始的时候屏蔽层是焊接到 2 的位置，能够正常工作，但是由于辐射超标，经检测发现倍频的确是 180M 的模组 MIPI 信号的工作频率，所以一定是跟模组或者屏蔽线有关。 经分析发现，所有的 MIPI 信号对应的模拟地是接 1 的，唯独把屏蔽线焊接到了 2 ，一开始是因为都是 GND ，而且屏蔽线很粗， 1 的焊盘不好焊接；但是辐射超标以后，就实验将屏蔽层改到焊接 1 的位置，结果相当理想。 从图上看，所有的噪声都大幅度降低，也没有出现 180M 的倍频干扰问题，只有在 360M 的位置出现很小的峰值，但是余量足够。 究其原因，还是地路径的问题，虽然都是 GND ，但是由于 1&2 之间并没有直接的相连，而是通过过孔在 GND 层相连，这就导致信号回路变长了，会有辐射泄露；而改到 1 焊接以后，就大大缩减了信号回路，减少了辐射。 新品设计流水账篇一：电量去那儿 新品设计流水账篇二：ESD 新品设计流水账篇三：接地位置对辐射的影响 新品设计流水账篇四：铜箔降噪实验

除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号 的接地处理。控制系统中，大致有以下几种地线： (1)数字地：也叫逻辑地，是各种开关量(数字量)信号的零电位。 (2)模拟地：是各种模拟量信号的零电位。 (3)信号地：通常为传感器的地。 (4)交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。 (5)直流地：直流供电电源的地。 (6)屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。 以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出一些看法： (1)控制系统宜采用一点接地。一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点;但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地;高于10MHz时，采用多点接地;在1～10MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。 (2)交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。 (3)浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。 (4)模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。 (5)屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地;电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端;相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。 对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地。 Q1：为什么要接地? Answer：接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良，线路老化等)和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险 电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。随着电子通信和其它数字领域的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足 要求了。比如在通信系统中，大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。而且随着电子设备的复杂化，信号频率越来越高，因此，在接地设计中，信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注，否则，接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。最近，高速信号的信号回流技术 中也引入了“地”的概念。 Q2：接地的定义 Answer: 在现代接地概念中、对于线路工程师来说，该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说，它常常是机柜或机架;对电气工程师来说，它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。 Q3：常见的接地符号 Answer: PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地 .GND在电路里常被定为电压参考基点。从电气意义上说，GND分为电源地和信号地。PG是Power Ground(电源地)的缩写。另一个是 Signal Ground(信号地)。实际上它们可能是连在一起的(不一定是混在一起哦!)。两个名称，主要是便于对电路进行分析。进一步说，还有因电路形式不同而必须区分的两种“地”：数字地，模拟地.数字地和模拟地都有信号地、电源地两种情况。数字地和模拟地之间，某些电路可以直接连接，有些电路要用电抗器连接，有些电路不可连接。 Q4：合适的接地方式 Answer: 接地有多种方式，有单点接地，多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说，单点接地用于简单电路，不同功能模块之间接地区分，以及低频(f1MHz)电子线路。当设计高频(f10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。 Q5：信号回流和跨分割的介绍 Answer：对于一个电子信号来说，它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径，所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。 第一，根据公式可以知道，辐射强度是和回路面积成正比的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环越大，它对外辐射的干扰也越大，所以，PCB布板的时候要 尽可能减小电源回路和信号回路面积。 第二，对于一个高速信号来说，提供有好的信号回流可以保证它的信号质量，这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的，如果 高速线附近有连续的地平面，这样这条线的阻抗就能保持连续，如果有段线附近没有了地参考，这样阻抗就会发生变化，不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以，布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层，或者高速线旁边并行走一两条地线，起到屏蔽和就近提供回流的功能。 第三，为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割，这也是因为信号跨越了不同电源层后，它的回流途径就会很长了，容易受到干扰。当然，不是严格要求不能跨越电源分割，对于低速的信号是可以的，因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查，尽量不要跨越，可以通过调整电源部分的走线。(这是针对多层板多个电源供应情况说的) Q6：为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开? Answer：模拟信号和数字信号都要回流到地，因为数字信号变化速度快，从而在数字地上引起的噪声就会很大，而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。 一般来说，模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开，如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。 Q7：单板上的信号如何接地? Answer：对于一般器件来说，就近接地是最好的，采用了拥有完整地平面的多层板设计后，对于一般信号的接地就非常容易了，基本原则是保证走线的连续性，减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面，等等。 Q8：单板的接口器件如何接地? Answer：有些单板会有对外的输入输出接口，比如串口连接器，网口RJ45连接器等等，如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作，例如网口互连有误码，丢包等，并且会成为对外的电磁干扰源，把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立的接口地，与信号地的连接采用细的走线连接，可以串上 0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的，对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。 Q9：带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地? Answer：屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上，这是因为信号地上有各种的噪声，如果屏蔽层接到了信号地上，噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰，所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净混合电路里面做标示用的,VCC表示模拟信号电源,GND表示模拟信号地,VDD表示数字信号电源,VSS表示数字电源地 。VCC主要表示Bipolar电路的电源，C表示Collector集电极,电源一般接在NPN的集电极(或PNP的发射极)，集成电路刚出现时只有NPN管，后来才有集成进去的PNP管。VDD/VSS一般表示MOS电路的电源和“地”，D/S分别表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。 一、解释 VCC：C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压; VDD：D=device表示器件的意思, 即器件内部的工作电压; VSS：S=series表示公共连接的意思，通常指电路公共接地端电压。 二、说明 1、对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常VccVdd)，VSS是接地点。 2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚，说明这种器件自身带有电压转换功能。 3、在场效应管(或COMS器件)中，VDD为漏极，VSS为源极，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。 VDD:电源电压(单极器件);电源电压(4000系列数字电 路);漏极电压(场效应管) VCC：电源电压(双极器件);电源电压(74系列数字电路);声控载波(Voice ControlledCarrier) VSS:地或电源负极 VEE：负电压供电;场效应管的源极(S) VPP：编程/擦除电压。 详解： 在电子电路中，VCC是电路的供电电压, VDD是芯片的工作电压： VCC：C=circuit表示电路的意思, 即接入电路的电压， D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压，在普通的电子电路中，一般VccVdd ! VSS：S=series表示公共连接的意思，也就是负极。 有些IC 同时有VCC和VDD， 这种器件带有电压转换功能。 在“场效应”即COMS元件中，VDD乃CMOS的漏极引脚，VSS乃CMOS的源极引脚， 这是元件引脚符号，它没有“VCC”的名称，你的问题包含3个符号，VCC / VDD /VSS， 这显然是电路符号

雷电危害却是损失惨重，但是并不是没有防护方式。有效的电路防护就必然是从根源出发，从雷电入侵的地方着手，在第一时间泄放雷击浪涌所产生的过电压、电流。想要从根源出发就要先了解清楚雷电入侵的方式，然后在有的放矢的确定电路防雷方案中所需要的电子保护器件。下面是 硕凯电子 依据行业经验整理的三种雷电入侵方式： （ 1 ）由供电电源线路入侵；   高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压 0.38KV/0.22KV 线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测，低压线路上感应的雷电过电压平均可达 10KV ，完全可以击坏各种电气设备，尤其是电子信息设备。 （ 2 ）通信等信息线路入侵：        当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿电缆外皮，使高压入侵线路。雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。   （ 3 ）由地电位反击电压通过接地体入侵：        地电位反击主要由于接地系统不符合要求所致。当雷击发生时，雷电袭击建筑物避雷针，由接地线将雷电流引入大地，由于大地电阻的存在，雷电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部地电位升高，而交流配电地线和直流逻辑地线将这种高电位引入机房，使电源输出、输入端被击穿，使保护柜及其他网络设备连接断口被击穿，这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电电器的绝缘部分。【更多防雷知识欢迎关注硕凯电子的官方微信： socay2004 ，或者百度硕凯电子进入我们的官网】  

  EMC 问题     在布板的时候还应该注意 EMC 的抑制哦！！这很不好把握，分布电容随时存在！！     如何接地？     PCB 设计原本就要考虑很多的因素 , 不同的环境需要考虑不同的因素。     地的分割与汇接     接地是抑制电磁干扰、提高电子设备 EMC 性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力，又能减少产品对外的 EMI 发射。     接地的含义     电子设备的“地”通常有两种含义：一种是“大地”（安全地），另一种是“系统基准地”（信号地）。接地就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准，并以大地作为零电位，把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。    把接地平面与大地连接，往往是出于以下考虑：     A 、提高设备电路系统工作的稳定性；  B 、静电泄放；  C 、为工作人员提供安全保障。     接地的目的     A 、安全考虑，即保护接地；  B 、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点（信号地或系统地）；  C 、屏蔽接地。     基本的接地方式     电子设备中有三种基本的接地 方式：单点接地、多点接地、浮地。     PCB 工程师注意     单点接地     单点接地是整个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都连接到这一点上。     单点接地适用于频率较低的电路中（ 1MHZ 以下）。若系统的工作频率很高，以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时，单点接地方式就有问题了。当地线的长度接近于 1/4 波长时，它就象一根终端短路的传输线，地线的电流、电压呈驻波分布，地线变成了辐射天线，而不能起到“地”的作用。     为了减少接地阻抗，避免辐射，地线的长度应小于 1/20 波长。在电源电路的处理上，一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的 PCB ，由于其含有丰富的高次谐波，一般不建议采用单点接地方式。     多点接地     多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。     多点接地电路结构简单，接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少，适用于工作频率较高的（ 10MHZ ）场合。但多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下，要注意地环路问题，尤其是不同的模块、设备之间组网时。地线回路导致的电磁干扰：     理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产生电压降。地线会与其他连线（信号、电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的 EMI 威胁。     浮地     浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。     由于浮地自身的一些弱点，不太适合一般的大系统中，其接地方式很少采用关于接地方式的一般选取原则：对于给定的设备或系统，在所关心的最高频率（对应波长为）入上，当传输线的长度 L 〉入，则视为高频电路，反之，则视为低频电路。根据经验法则，对于低于 1MHZ 的电路，采用单点接地较好；对于高于 10MHZ ，则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言，只要最长传输线的长度 L 小于 /20  入，则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。     对于接地的一般选取原则如下：     （ 1 ）低频电路（ 1MHZ ），建议采用单点接地；  （ 2 ）高频电路（ 10MHZ ），建议采用多点接地；  （ 3 ）高低频混合电路，混合接地。 【更多精彩内容欢迎大家关注我们的官方微信。我们的微信公众账号是： socay2004 ，欢迎订阅，硕凯电子将定期为您推送相关产品信息】