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    2015-6-4 14:55
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    数字地和模拟地处理的基本原则如下: 1、模拟地和数字地之间链接 (1)模拟地和数字地间串接电感一般取值多大? 一般用几uH到数十uH。 (2)用0欧电阻是最佳选择 (1)可保证直流电位相等、(2)单点接地(限制噪声)、(3)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗,而且电流路径狭窄,可以限制噪声电流通过)。 磁珠相当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有抑制作用,如果不能预知噪点,如何选择型号,况且,噪点频率也不一定固定,故磁珠不是一个好的选择。 电容不通直流,会导致压差和静电积累,摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联,就是画蛇添足,因为磁珠通直,电容将失效。串联的话就显得不伦不类。 电感特性不稳定,离散分布参数不好控制,体积大。电感也是陷波,LC谐振(分布电容),对噪点有特效。 总之,关键是模拟地和数字地要一点接地。 建议,不同种类地之间用0欧电阻相连;电源引入高频器件时用磁珠;高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。 2、磁珠 电感和磁珠的什么联系与区别 电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件 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 磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。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,其应用频率范围很少超过错50MHZ。 地的连接一般用电感,电源的连接也用电感,而对信号线则采用磁珠? 但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊?而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了…… 先必需明白EMI的两个途径,即:辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用电感。 对于扳子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离,比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面? 电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。 在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大 磁珠的大小(确切的说应该是磁珠的特性曲线) 取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率 为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢??都是欧姆!! 磁珠就是阻高频嘛,对直流电阻低,对高频电阻高,不就好理解了吗, 比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻 因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。 在很多产品中,交换机的两个地用电容连接起来,为什么不用电感? 你说的两个地,其中一个是不是机壳的? 我估计(以下全部估计,有错请指点) 如果用磁珠或者直接相连的话, 人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地, 这样交换机工作就不正常了。 但如果它们之间断开,那么遭受雷击或者其他高压的时候,两个地之间的电火花引起起火…… 加电容则避免这种情况。 对于加电容的解释我也觉得很勉强呵呵, 请高手指教! 交换机的地,是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样,他附加了一个消除谐波的通路!我自己认为!请指正! 铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相当高,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。 线圈,磁珠 有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。 请教:对于骅讯的USB声卡方案中,在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠,不知是否有人清楚,但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了,请问这样可以吗? 那里的磁珠是起什么作用哟? 作为电源滤波,可以使用电感。 磁珠的电路符号就是电感 但是型号上可以看出使用的是磁珠 在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了 数字地和模拟地处理的基本原则如下: 1)、若为低频模拟电路,加粗和缩短地线;单点接地,可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路,地线的电感效应较严重,单点接地会导致实际地线加长,故应多点接地和单点接地相结合。 2)、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下:应尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;大面积(满)接地,即除传输信号及电源的印制线以外,其余部分全覆铜作为地线,但不要留有死的无用大面积铜箔。 3)、地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路面积不可过大,以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路,则应避免地线环路。 4)、数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D转换电路,则只在尽量靠近该器件处单点接地。 1)、若为低频模拟电路,加粗和缩短地线;单点接地,可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路,地线的电感效应较严重,单点接地会导致实际地线加长,故应多点接地和单点接地相结合。 2)、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下:应尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;大面积(满)接地,即除传输信号及电源的印制线以外,其余部分全覆铜作为地线,但不要留有死的无用大面积铜箔。 3)、地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路面积不可过大,以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路,则应避免地线环路。 4)、数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D转换电路,则只在尽量靠近该器件处单点接地。 问题: 数字地和模地低之间应该想一些办法进行隔离噪声,我搜到的方法有接0电阻,电感,电容和磁珠,不知道哪种方法比较好,各是针对什么情况使用的?另外,我的电路有器件正好数字地和模拟地在一起,那该怎么办?谢谢各位高手指点! 回答: 磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显着抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。 电容隔直通交,造成浮地(模拟地和数字地没有接在一起,存在压差,容易积累电荷,造成静电)。电感体积大,杂散参数多,不稳定。 0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。
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    2015-3-14 20:35
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    对于电子工程师来说“接地”是电路设计中最为基础的内容。本文中,工程师对接地技术的一些基础认识及讨论,采用QA的方式表述出来。 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 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。 本文来源于: Nathanlei的博客
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    2013-10-14 16:11
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    (A)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。 (B)为什么要将人和猪分开,如何分开? Answer:人和猪都要在地面上生活,因为猪的文明进化过程比较慢,从而会把地面上弄得很脏,而人是需要一个干净的地面生活的。如果人和猪混在一起生活,猪产生的脏东西就会影响到人。一般来说,人生活的地面和猪生活的地面要分开处理(盖猪圈),但是人和猪之间又需要有联系(喂猪),所以通常就用栅栏连在一起,或者通过一道门连在一起。总的思想是尽量阻隔猪圈里的脏东西窜到人生活的地面上。当然这也不是非常严格的要求人和猪必须分开,如果人附近的猪还是很干净的话(宠物猪)可以住在一起。 以后谁要是还不明白为什么模拟地和数字地要分开,就让他到猪圈里去生活体验一下。   本文转自EDA365 作者Allen
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    2012-6-12 21:08
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    EMC,包括EMI/ESD的问题,通常80-90%与接地设计有关。而最容易出现EMI/ESD问题的就是所谓模拟、数字及电源等接地分区以及接地方式。 其实分割地的问题对EMC设计来讲本来不应该是个问题,分割地其实并不应该是EMC设计的要求。但是,相信大家一定读了不少的有关EMC设计的书籍。可以这么说,有些EMC书籍中,大讲什么分割模拟地、数字地以及电源部分等在EMC设计中的重要性,以及如何进行模拟、数字及电源等部分的分区及分区的EMC设计。从某种意义上说,其实是本末倒置,没有真正理解接地及EMC设计的精髓。根据笔者的经验,在与输出端口相连的情况下,在初次设计时,分割地-比如模拟音响地与系统地单点接地-出现EMI/ESD问题的几率几乎是100%。 从理论上讲,地线分区违背了EMC设计的最基本准则。但是在某些情况下,不同电路及地线的分区又是必须的,这是为什么呢? 注:如有转载或引用,请注明出处!
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    2011-6-7 16:38
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    概述: PCB模拟地和数字的接法在很多资料里都有论述,基本大部分是从信号完整性的角度来进行讲解。既然这个帖子是属于EMC分析,所以,本帖子重点从EMC设计的角度进行论述。 接地的目的是为了引导干扰电流的方向,也就是说,一个好的结构布局保证设备对外*扰电流不流向电缆,外部对设备的干扰电流不流向核心电路。设备的通用接地点一般靠近电源输入口。 对于静电测试,容易出现问题的地方一般出现在接口部分以及开口或接缝处,这里不讨论其他问题,只讨论模拟接地。 很多仪器仪表产品的基本结构如下图所示: 上图是一个典型接法,模拟地与机箱之间不是直接电连接,采用一点接地。在静电测试中,模拟接口不可避免的会把能量接入模拟地,再通过接地点流向机箱(上几篇文章详细地论述了PCB板直接接机箱或浮地,结果是一样的,只不过流过PCB的干扰电流大小的问题)。在静电通过接地点时,在数字地和模拟地之间有一个△V的电压差,相对于模拟器件(A/D,D/A),这个压差就会影响到模拟器件的工作,A/D采集可能出现坏点,D/A输出可能就有一个阶跃,这在一些应用中就是致命的。 如果模拟地不是通过接地点与机箱相接,直接由螺钉连接,是不是就可以解决这个问题?结论是“可能”,不管你怎么连接,只能改变流向核心电路的能量大小,不可能完成避免。 如果改成下图的结构,结果要好很多: 采用全铺地,并且在模拟器件的旁边,在两个地之间加两个接地螺钉,效果要好很多,能量就近泄放,不会像上图一样形成一个大的泄放环路,不会在两个地之间形成电压差(或非常小,在模拟器件的共模抑制能力范围内),模拟器件在外部干扰下可以正常工作,顺利通过各种针对信号线的测试。 这只是一个典型例子,其实,不管什么样的结构,都可以近似于上图的模型,进行EMC分析和改造,只要记得,接地的本质就没问题。 本接地系列文章列表: 接地--基本概念 接地-目的 接地-布局 接地--浪涌试验时为什么只烧毁功放板 接地-数字地和模拟地如何接? 接地-磁珠不要乱用 接地-接地带来的辐射 接地-信号线一定要使用屏蔽层吗?
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