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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數字地是數字電路部分的公共基準端，即數字電壓信號的基準端;模擬地是模擬電路部分的公共基準端，模擬信號的電壓基準端(零電位點(diǎn))。 一、分為數字地和模擬地的原因： 由于數字信號一般為矩形波，帶有大量的諧波。如果電路板中的數字地與模擬地沒(méi)有從接入點(diǎn)分開(kāi)，數字信號中的諧波很容易會(huì )干擾到模擬信號的波形。當模擬信號為高頻或強電信號時(shí)，也會(huì )影響到數字電路的正常工作。模擬電路涉及弱小信號，但是數字電路門(mén)限電平較高，對電源的要求就比模擬電路低些。既有數字電路又有模擬電路的系統中，數字電路產(chǎn)生的噪聲會(huì )影響模擬電路，使模擬電路的小信號指標變差，克服的辦法是分開(kāi)模擬地和數字地。 存在問(wèn)題的根本原因是，無(wú)法保證電路板上銅箔的電阻為零，在接入點(diǎn)將數字地和模擬地分開(kāi)，就是為了將數字地和模擬地的共地電阻降到最小。 二、數字地和模擬地處理的基本原則如下： 如果把模擬地和數字地大面積直接相連，會(huì )導致互相干擾。不短接又不妥。 對于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線(xiàn)之外，電路各部分采用一點(diǎn)接地是抑制地線(xiàn)干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線(xiàn)公共阻抗而導致的部件之間的互相干擾。 而對于高頻電路和數字電路，由于這時(shí)地線(xiàn)的電感效應影響會(huì )更大，一點(diǎn)接地會(huì )導致實(shí)際地線(xiàn)加長(cháng)而帶來(lái)不利影響，這時(shí)應采取分開(kāi)接地和一點(diǎn)接地相結合的方式。 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(xiàn)，以降低噪聲對地阻抗;滿(mǎn)接地，即除傳輸信號的印制線(xiàn)以外，其他部分全作為地線(xiàn)。不要有無(wú)用的大面積銅箔。 地線(xiàn)應構成環(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(guò)大，以免儀器處于強磁場(chǎng)中時(shí)，產(chǎn)生感應電流。但如果只是低頻電路，則應避免地線(xiàn)環(huán)路。數字電源和模擬電源最好隔離，地線(xiàn)分開(kāi)布置，如果有A/D，則只在此處單點(diǎn)共地。 低頻中沒(méi)有多大影響，但建議模擬和數字一點(diǎn)接地。高頻時(shí)，可通過(guò)磁珠把模擬和數字地一點(diǎn)共地。 三、四種解決方法 模擬地和數字地間串接 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。 1.電感一般用幾u(yù)H到數十uH。 2.用0歐電阻是最佳選擇 a.可保證直流電位相等 b.單點(diǎn)接地(限制噪聲) c.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(guò))。 3. 磁珠 采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結面成，專(zhuān)用于抑制信號線(xiàn)、電源線(xiàn)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: 標稱(chēng)值:因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標稱(chēng)的，阻抗的單位也是歐姆 .一般以100MHz為標準，比如2012B601，就是指在100MHz的時(shí)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(guò)電流. 磁珠有很高的電阻率和磁導率，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(shí)呈現阻性，所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高調頻濾波效果。 磁珠對高頻信號才有較大阻礙作用，一般規格有100歐/100mMHZ ，它在低頻時(shí)電阻比電感小得多。鐵氧體磁珠 (Ferrite Bead) 是目前應用發(fā)展很快的一種抗干擾組件，廉價(jià)、易用，濾除高頻噪聲效果顯著(zhù)。 有的磁珠上有多個(gè)孔洞，用導線(xiàn)穿過(guò)可增加組件阻抗(穿過(guò)磁珠次數的平方)，不過(guò)在高頻時(shí)所增加的抑制噪聲能力不可能如預期的多，而用多串聯(lián)幾個(gè)磁珠的辦法會(huì )好些。鐵氧體是磁性材料，會(huì )因通過(guò)電流過(guò)大而產(chǎn)生磁飽和，導磁率急劇下降。大電流濾波應采用結構上專(zhuān)門(mén)設計的磁珠，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)，還可廣泛應用于其它電路，其體積可以做得很小。特別是在數字電路中，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(chǎng)合發(fā)揮磁珠的作用。 在電路中只要導線(xiàn)穿過(guò)它即可。當導線(xiàn)中電流穿過(guò)時(shí)，鐵氧體對低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，而對較高頻率的電流會(huì )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(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)，兩個(gè)組件的值都與磁珠的長(cháng)度成比例。磁珠種類(lèi)很多，制造商應提供技術(shù)指標說(shuō)明，特別是磁珠的阻抗與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)。 4.電容 利用電容隔直通交的原理。 四.電感與磁珠的區別: 有一匝以上的線(xiàn)圈習慣稱(chēng)為電感線(xiàn)圈,少于一匝(導線(xiàn)直通磁環(huán))的線(xiàn)圈習慣稱(chēng)之為磁珠;電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(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重于抑制傳導性干擾.兩者都可用于處理EMC、EMI問(wèn)題;電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上.在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。 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(xiàn)圈組成，磁珠把交流信號轉化為熱能，電感把交流存儲起來(lái)，緩慢的釋放出去。 電感是儲能元件，而磁珠是能量轉換(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重于抑制傳導性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問(wèn)題。 磁珠是用來(lái)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，其應用頻率范圍很少超過(guò)錯50MHZ。 五、幾種方法綜述 電容隔直通交，造成浮地。電容不通直流，會(huì )導致壓差和靜電積累，摸機殼會(huì )麻手。如果把電容和磁珠并聯(lián)，就是畫(huà)蛇添足，因為磁珠通直，電容將失效。串聯(lián)的話(huà)就顯得不倫不類(lèi)。 電感體積大，雜散參數多，特性不穩定，離散分布參數不好控制，體積大。電感也是陷波，LC諧振(分布電容)，對噪點(diǎn)有特效。 磁珠的等效電路相當于帶阻陷波器，只對某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有抑制作用，如果不能預知噪點(diǎn)，如何選擇型號，況且，噪點(diǎn)頻率也不一定固定，故磁珠不是一個(gè)好的選擇。 0歐電阻相當于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強。 總之，關(guān)鍵是模擬地和數字地要一點(diǎn)接地。建議，不同種類(lèi)地之間用0歐電阻相連;電源引入高頻器件時(shí)用磁珠;高頻信號線(xiàn)耦合用小電容;電感用在大功率低頻上。 |
