信号地的基本形式与区别

2019-04-13 11:46发布

1.1 数、模地的区别
数字地:数字电路部分的公共基准端(参考0电位点)。
模拟地:模拟电路部分的公共基准端(参考0电位点)。
数字信号一般为矩形波,带有大量的谐波,且电路门限电平较高;模拟电路涉及弱小信号,容易受到
(如数字电路噪声)干扰,使信号指标变差。若数字地与模拟地没有从接入点分开走线,则数字信号中的
谐波很容易干扰到模拟信号,而模拟信号为高频或强电信号时,也会影响到数字电路的正常工作。
数字地、模拟地之所以会相互影响,是因为共用的导线上有电阻!——损耗电压为:
在这里插入图片描述
即相互影响的结果是电压会升高。
解决方案:减小地线电阻,数、模地分开走线。
对于低频模拟电路:加粗、缩短地线,电路各部分采用一点接地;避免地线环路。
对于高频电路和数字电路:加粗地线(降低噪声对地阻抗);满接地(即大面积敷铜或使用专用板层);
构成区域性环路(面积不可过大,以免受强磁场干扰),防止产生高频辐射噪声。
对于A/D电路部分,则仅在此处数、模单点共地。
具体方法:
零欧姆电阻:保证直流电位相等;单点接地,抑制噪声;对所有频率的噪声都有衰减作用——零欧姆
电阻也有阻抗;
电容:利用电容隔直通交的原理。
电感:利用电感的高频阻抗效应。
磁珠:由磁导材料和穿心导体组成,有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联(电阻值和电
感值都随频率变化),专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。
1.2 信号地的基本形式
1.2.1 浮地
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。
折衷方案:接入泄放电阻。
1.2.2 单点接地
线路中,同一电气网络虽是导线直接连接,但各点间的电位差异较大,只有一个物理点被定义为接地
参考点(0电位点),凡需要接地的均接于此。
缺点:不适用于高频场合。
1.2.3 多点接地
线路中,同一电气网络上各点间的电位差异较小,凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面(大
面积敷铜或专用的板层)上,使地线长度最短。
缺点:容易产生公共阻抗耦合(低频),维护较麻烦。
1.2.4 混合接地
单点及多点接地相结合的方式。
1.2.5 地线布设要求
电路按特性分组(如高频与低频,功率型与信号型,数字与模拟)。组内可采用串联单点接地,获得
最简单的地线结构;不同组采用并联单点接地,避免相互干扰。
注:由于趋肤效应,电流仅在导体表面流动。因此,在高频场合增加导体厚度对导体电阻的影响较小
(可在导体表面镀低阻率材料,如银)。
通常,1MHz以下,单点接地;10MHz以上,多点接地;1MHz~10MHz之间,或最长接地线≤1/20波
长,则单点接地,否则多点接地。
接地电容的容量一般在10nF以下,取决于需要接地的频率。
远距离传输时,安全地应串入电感,以抑制地环路电流干扰。