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pcb设计中关于接地

发布时间:2024-08-21 13:51:49点击量:

单点接地,多点接地,混合接地

Gnd定义:

Gnd是电线接地端的简写,代表地线或者0线。这个地并不是真正意义上的地,是处于应用而假设的地。不管是高频。低频,电源。本质都是闭合的电回路,从电源的正极出发回到电源的负极,也就是pcb上常说的回路,信号出去,总要回来,回到哪里?就是电源的负极(地)

为了便于使用,大家把电源的负极作为0电势点,电势比01v ,那电压就是1v,2v电压就是2v电压的另一个名字叫电势差,电势差是相对值,不是绝对值,既然是相对值就必须有参考点,就是相对于参考点是多少就是多少

A说他高是给小朋友比

B说他矮是给姚明比

请问 ab谁高?

答案是不知道

所以相比必须是有一个共同的参考点,

电压也是一样的,你说你3v 他说他5v 但是你俩参考的0电势不是同一个就没有可比性了

把你俩参考的0电势接在一起,才能说明5v 3v

通常情况下板子上都有一个完整的地,所有的信号供地。但是有些信号怕干扰,尤其大电流的回流路径,低频干扰就会较强。所有怕干扰的信号,把他的回流路径和其他的分来,但是大家又都参考统一电源负极,所以地最后还会单点接起来

 单点接地

单点接地:线路中只有一个物理点被定义为接地参考点,凡需要接地均接于此。缺点:不适宜用于高频场合。

 

1) 串联单点接地(优点是好处理,缺点是容易形成共地阻抗干扰,在大功率和小功率电路混合的系统中,切忌使用,因为大功率电路的地线电流会影响小功率电路的正常工作,另外最敏感的电路要放在a点,这点电位是最稳定的。

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2) 并联接地(优点:无公共阻抗耦合,缺点:是接地线较多,不好操作)

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3) 串并联混合接地(将电路按照特性分组,相互之间不易发生干扰的电路放置一组;相互之间容易发生干扰的电路放置在不同组,每个组采用串联单点接地,不同组的接地采用并联单点接地,避免相互之间干扰


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 多点接地:

多点接地是指凡是需要接地的点,都就近连接到地平面,接地线较短,适用于高频和数字电路,缺点是可能造成信号对地回路的干扰。

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 混合接地:

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混合接地通常有两种情况

1)低频时电容阻抗大,故对地断开,电路单点接地

高频时电容阻抗小,对地导通电路多点接地

2)低频是电感阻抗小对地导通电路多点接地

高频时电感阻抗较大,对地断开电路单点接地,混合接地的电容,容量一般在10nf以下,取决于需要接地的频率

如果将设备安全的断开,地环路就被切断,可以解决环路电流的干扰。但出于安全的考虑,机箱必须接到安全的地上。图中所示的接地系统解决了这个问题,对于频率较高的地环路电流,地线是断开的,而对于50hz的交流电,机箱都是可靠接地的。

 悬浮接地:

3)悬浮接地是指系统各电路都有自己的参考地通过低阻抗线将其接到信号地构成悬浮从而将信号与其他参考地及导体相互隔离,目的是使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来,浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。缺点:容易出现静电积累引起强烈的静电放电。折中方案:接入泄放电阻。(电阻泄放静电更好,电容泄放电磁更好)

 策略和总结

4)单点和多点接地的策略

5)  单点地要解决的问题就是针对公共地阻抗耦合低频地环路;多点地是针对高频所容易通过长地走线产生的共模干扰

6)低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。

7)当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗应采用就近多点接地。

8)当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。数字地与模拟地之间单点接地,数字地之内多点接

 

电磁兼容(emc)的两个基本原则

9) 第一个原则是尽可能减小电流环路的面积;第二个原则是系统只采用一个参考面。

10)混合接地是低频用单点接地而高频用多点接地的方法。地线布局是关键的。高频数字电路和低电平模拟电路的地回路绝对不能混合。

11)当设计高频(f >10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。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。

  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

 电路中使用0欧电阻隔离数字地和模拟地的优势

12)模拟地和数字地单点接地,只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是浮地,存在压差,容易积累电荷,造成静电。

13)如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上有四种方法解决此问题:

14)用磁珠连接。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著抑制作用,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,磁珠不合适。

15)用电容连接。电容隔直通交,造成浮地。

16)用电感连接。电感体积大,杂散参数多,不稳定。

17)0欧姆电阻连接。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。


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