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數(shù)字地與模擬地的區(qū)別

[復(fù)制鏈接]
ID:90228 發(fā)表于 2015-9-16 01:40 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
 (A)為什么要將模擬地和數(shù)字地分開,如何分開?


Answer:模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地,因為數(shù)字信號變化速度快,從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大,而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起,噪聲就會影響到模擬信號。一般來說,模擬地和數(shù)字地要分開處理,然后通過細(xì)的走線連在一起,或者單點接在一起。總的思想是盡量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開,如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。



(B)為什么要將人和豬分開,如何分開?

Answer:人和豬都要在地面上生活,因為豬的文明進(jìn)化過程比較慢,從而會把地面上弄得很臟,而人是需要一個干凈的地面生活的。如果人和豬混在一起生活,豬產(chǎn)生的臟東西就會影響到人。一般來說,人生活的地面和豬生活的地面要分開處理(蓋豬圈),但是人和豬之間又需要有聯(lián)系(喂豬),所以通常就用柵欄連在一起,或者通過一道門連在一起。總的思想是盡量阻隔豬圈里的臟東西竄到人生活的地面上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求人和豬必須分開,如果人附近的豬還是很干凈的話(寵物豬)可以住在一起。



第1個(笑死人了)

電梯擴(kuò)大,可以裝更多的人,

電梯大了是好,但公司會招人,人又多了,再換電梯,再招人...永遠(yuǎn)死循環(huán),有一個辦法到挺好,大家索性不要電梯,直接往下跳,不管2樓的,3樓的,肯定解決問題,但肯定會出問題(第1個被槍斃掉了)


第2個

裝2部電梯,一部專門上2樓,另一部專門上3樓

Wonderful!太機(jī)智了,這樣2層樓面的工作人員就互不影響了。


End


明白了否?



數(shù)字地,模擬地互相會影響不是因為一個叫數(shù)字,一個叫模擬,而是他們用了同一部電梯--地,而這部電梯所用的井道就是我們在PCB上布得地線。

模擬回路的電流走這條線,數(shù)字回路的電流也走這條線,本來無可厚非,線布著就是用來導(dǎo)通電流的,可問題處在這根線上有電阻!

而且最根本的問題是走這條線的電流要去2個不同的回路。

假設(shè)一下,有2股電流,數(shù)流,模流同時從地出發(fā)。有2個器件,數(shù)件,模件。

若2個回路不分開,數(shù)流,模流回走到數(shù)件的接地端前的時候,損耗的電壓為v

v=(數(shù)流+模流)x走線電阻

相當(dāng)于數(shù)字器件的接地端相對于地端升高了v


數(shù)字器件不滿意了,我承認(rèn)會升高少許電壓,數(shù)流的那部分我認(rèn)了,但模流的為什么要加在我頭上?

同理模擬器件也會同樣抱怨



2個解決方案

第1個:你布的PCB線沒有阻抗,自然不會引起干擾,就像2、3樓直接往下跳,那是井道最寬的時候,也就是可以裝一個無限大的電梯,自然誰都不影響誰,但誰都知道,this is mission impossible


第2個:2條回路分開走,數(shù)流,模流分開,既數(shù)地、模地分開。


同理,有時雖在模擬回路中,但也要分大、小電流回路,就是避免相互干擾。

所謂的干擾就是:2個不同回路中的電流在PCB走線上引起的電壓,這2部分電壓互相疊加而產(chǎn)生的。




簡單來說,數(shù)字地是數(shù)字信號的對地,模擬地是模擬信號的對地。 

由于數(shù)字信號一般為矩形波,帶有大量的諧波。如果電路板中的 

數(shù)字地與模擬地沒有從接入點分開,數(shù)字信號中的諧波很容易會 

干擾到模擬信號的波形。當(dāng)模擬信號為高頻或強電信號時,也會 

影響到數(shù)字電路的正常工作。


存在問題的根本原因是,誰也無法保證電路板上銅箔的電阻為零, 

在接入點將數(shù)字地和模擬地分開,就是為了將數(shù)字地和模擬地的 

共地電阻降到最小。


★數(shù)字地和模擬地處理的基本原則如下:


1模擬地和數(shù)字地之間鏈接


(1)模擬地和數(shù)字地間串接電感一般取值多大?


一般用幾uH到數(shù)十uH。

(2)用0歐電阻是最佳選擇 (1)可保證直流電位相等、(2)單點接地(限制噪聲)、(3)對所有頻率的噪聲都有衰減作用(0歐也有阻抗,而且電流路徑狹窄,可以限制噪聲電流通過)。

磁珠相當(dāng)于帶阻陷波器,只對某個頻點的噪聲有抑制作用,如果不能預(yù)知噪點,如何選擇型號,況且,噪點頻率也不一定固定,故磁珠不是一個好的選擇。

電容不通直流,會導(dǎo)致壓差和靜電積累,摸機(jī)殼會麻手。如果把電容和磁珠并聯(lián),就是畫蛇添足,因為磁珠通直,電容將失效。串聯(lián)的話就顯得不倫不類。

電感特性不穩(wěn)定,離散分布參數(shù)不好控制,體積大。電感也是陷波,LC諧振(分布電容),對噪點有特效。

總之,關(guān)鍵是模擬地和數(shù)字地要一點接地。

建議,不同種類地之間用0歐電阻相連;電源引入高頻器件時用磁珠;高頻信號線耦合用小電容;電感用在大功率低頻上。

2 磁珠


采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結(jié)面成,專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。


主要參數(shù):

標(biāo)稱值:因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的,阻抗的單位也是歐姆 .一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的阻抗為600歐姆。


額定電流:額定電流是指能保證電路正常工作允許通過電流.


3 電感與磁珠的區(qū)別:


有一匝以上的線圈習(xí)慣稱為電感線圈,少于一匝(導(dǎo)線直通磁環(huán))的線圈習(xí)慣稱之為磁珠;


電感是儲能元件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件;


電感多用于電源濾波回路,磁珠多用于信號回路,用于EMC對策;


磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾,而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾.兩者都可用于處理EMC、EMI問題;


電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上.在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠.


磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率,他等效于電阻和電感串聯(lián),但電阻值和電感值都隨頻率變化。他比普通的電感有更好的高頻濾波特性,在高頻時呈現(xiàn)阻性,所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗,從而提高調(diào)頻濾波效果。

作為電源濾波,可以使用電感。磁珠的電路符號就是電感但是型號上可以看出使用的是磁珠在電路功能上,磁珠和電感是原理相同的,只是頻率特性不同罷了

磁珠由氧磁體組成,電感由磁心和線圈組成,磁珠把交流信號轉(zhuǎn)化為熱能,電感把交流存儲起來,緩慢的釋放出去。

磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用,一般規(guī)格有100歐/100mMHZ ,它在低頻時電阻比電感小得多。

鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾組件,廉價、易用,濾除高頻噪聲效果顯著。

在 電路中只要導(dǎo)線穿過它即可(我用的都是象普通電阻模樣的,導(dǎo)線已穿過并膠合,也有表面貼裝的形式,但很少見到賣的)。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過時,鐵氧體對低頻電 流幾乎沒有什么阻抗,而對較高頻率的電流會產(chǎn)生較大衰減作用。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā),其等效電路為一個電感和一個電阻串聯(lián),兩個組件的值都與磁珠 的長度成比例。磁珠種類很多,制造商應(yīng)提供技術(shù)指標(biāo)說明,特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線。

有的磁珠上有多個孔洞,用導(dǎo)線穿過可增加組件阻抗(穿過磁珠次數(shù)的平方),不過在高頻時所增加的抑制噪聲能力不可能如預(yù)期的多,而用多串聯(lián)幾個磁珠的辦法會好些。

鐵氧體是磁性材料,會因通過電流過大而產(chǎn)生磁飽和,導(dǎo)磁率急劇下降。大電流濾波應(yīng)采用結(jié)構(gòu)上專門設(shè)計的磁珠,還要注意其散熱措施。

鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出),還可廣泛應(yīng)用于其它電路,其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中,由于脈沖信號含有頻率很高的高次諧波,也是電路高頻輻射的主要根源,所以可在這種場合發(fā)揮磁珠的作用。

鐵氧體磁珠還廣泛應(yīng)用于信號電纜的噪聲濾除。

以常用于電源濾波的HH-1H3216-500為例,其型號各字段含義依次為:

HH 是其一個系列,主要用于電源濾波,用于信號線是HB系列;

1 表示一個組件封裝了一個磁珠,若為4則是并排封裝四個的;

H 表示組成物質(zhì),H、C、M為中頻應(yīng)用(50-200MHz),

T低頻應(yīng)用(50MHz),S高頻應(yīng)用(200MHz);

3216 封裝尺寸,長3.2mm,寬1.6mm,即1206封裝;

500 阻抗(一般為100MHz時),50 ohm。

其產(chǎn)品參數(shù)主要有三項:

阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;

直流電阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;

額定電流Rated Current (mA): 2500.

電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別


電感是儲能元件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件


電感多用于電源濾波回路,磁珠多用于信號回路,用于EMC對策


磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾,而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。


磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ。


★地的連接一般用電感,電源的連接也用電感,而對信號線則采用磁珠?

但實際上磁珠應(yīng)該也能達(dá)到吸收高頻干擾的目的啊?而且電感在高頻諧振以后都不能再起電感的作用了……


先必需明白EMI的兩個途徑,即:輻射和傳導(dǎo),不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用電感。


對于扳子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用電感將IO部分和扳子的地進(jìn)行隔離,比如將USB的地和扳子的地用10uH的電感隔離可以防止插拔的噪聲干擾地平面?


電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上。在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。


在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。數(shù)字地和模擬地之間的磁珠用多大


磁珠的大小(確切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線)

取決于你需要磁珠吸收的干擾波的頻率


為什么磁珠的單位和電阻是一樣的呢??都是歐姆!!


磁珠就是阻高頻嘛,對直流電阻低,對高頻電阻高,不就好理解了嗎,

比如1000R@100Mhz就是說對100M頻率的信號有1000歐姆的電阻


因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的Impedance為600歐姆。


在很多產(chǎn)品中,交換機(jī)的兩個地用電容連接起來,為什么不用電感?你說的兩個地,其中一個是不是機(jī)殼的?

我估計(以下全部估計,有錯請指點)

如 果用磁珠或者直接相連的話,人體靜電等意外電平會輕易進(jìn)入交換機(jī)的地,這樣交換機(jī)工作就不正常了。但如果它們之間斷開,那么遭受雷擊或者其他高壓的時候, 兩個地之間的電火花引起起火…… 加電容則避免這種情況。交換機(jī)的地,是通過兩個地之間的之間的電容去消除諧波。就像高阻抗的變壓器一樣,他附加了一個消除諧波的通路!我自己認(rèn)為!請指 正!鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情 況下應(yīng)用,因為在低頻時他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻 電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當(dāng)高,以至于電流全部通過電阻。鐵 氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。線圈,磁珠有一匝以上的線圈習(xí)慣稱為電感線圈,少于一匝(導(dǎo)線直通磁環(huán))的線 圈習(xí)慣稱之為磁珠。用途由起所需電感量決定。


請教:對于驊訊的USB聲卡方案中,在UBS電源端與地端也分別接有一個磁珠,不知是否有人清楚,但是在實際生產(chǎn)中也有些工程把磁珠用電感去代替了,請問這樣可以嗎?


那里的磁珠是起什么作用喲?作為電源濾波,可以使用電感。磁珠的電路符號就是電感但是型號上可以看出使用的是磁珠在電路功能上,磁珠和電感是原理相同的,只是頻率特性不同罷了。


★數(shù)字地和模擬地處理的基本原則如下:


1)、若為低頻模擬電路,加粗和縮短地線;單點接地,可有效防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。而高頻電路和數(shù)字電路,地線的電感效應(yīng)較嚴(yán)重,單點接地會導(dǎo)致實際地線加長,故應(yīng)多點接地和單點接地相結(jié)合。



2)、高頻電路還應(yīng)考慮如何抑制高頻輻射噪聲。方法如下:應(yīng)盡量加粗地線,以降低噪聲對地阻抗;大面積(滿)接地,即除傳輸信號及電源的印制線以外,其余部分全覆銅作為地線,但不要留有死的無用大面積銅箔。



3)、地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路,以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲,但環(huán)路面積不可過大,以免產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流。注意若為低頻電路,則應(yīng)避免地線環(huán)路。



4)、數(shù)字電源和模擬電源最好隔離,地線分開布置,如果有A/D轉(zhuǎn)換電路,則只在盡量靠近該器件處單點接地。


1)、若為低頻模擬電路,加粗和縮短地線;單點接地,可有效防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。而高頻電路和數(shù)字電路,地線的電感效應(yīng)較嚴(yán)重,單點接地會導(dǎo)致實際地線加長,故應(yīng)多點接地和單點接地相結(jié)合。



2)、高頻電路還應(yīng)考慮如何抑制高頻輻射噪聲。方法如下:應(yīng)盡量加粗地線,以降低噪聲對地阻抗;大面積(滿)接地,即除傳輸信號及電源的印制線以外,其余部分全覆銅作為地線,但不要留有死的無用大面積銅箔。



3)、地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路,以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲,但環(huán)路面積不可過大,以免產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流。注意若為低頻電路,則應(yīng)避免地線環(huán)路。



4)、數(shù)字電源和模擬電源最好隔離,地線分開布置,如果有A/D轉(zhuǎn)換電路,則只在盡量靠近該器件處單點接地。


模擬地與數(shù)字地(轉(zhuǎn))


模擬電路涉及弱小信號,但是數(shù)字電路門限電平較高,對電源的要求就比模擬電路低些。既有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中,數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲會影響模擬電路,使模擬電路的小信號指標(biāo)變差,克服的辦法是分開模擬地和數(shù)字地。

對于低頻模擬電路,除了加粗和縮短地線之外,電路各部分采用一點接地是抑制地線干擾的最佳選擇,主要可以防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。

而對于高頻電路和數(shù)字電路,由于這時地線的電感效應(yīng)影響會更大,一點接地會導(dǎo)致實際地線加長而帶來不利影響,這時應(yīng)采取分開接地和一點接地相結(jié)合的方式。

另外對于高頻電路還要考慮如何抑制高頻輻射噪聲,方法是:盡量加粗地線,以降低噪聲對地阻抗;滿接地,即除傳輸信號的印制線以外,其他部分全作為地線。不要有無用的大面積銅箔。

地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路,以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲,但環(huán)路所包圍面積不可過大,以免儀器處于強磁場中時,產(chǎn)生感應(yīng)電流。但如果只是低頻電路,則應(yīng)避免地線環(huán)路。數(shù)字電源和模擬電源最好隔離,地線分開布置,如果有A/D,則只在此處單點共地。


低頻中沒有多大影響,但建議模擬和數(shù)字一點接地。高頻時,可通過磁珠把模擬和數(shù)字地一點共地。


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 
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