戀夜直播app官方正版下载_戀夜直播高品质美女在线视频互动社区_戀夜直播官方版

閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
測(cè)試測(cè)量

PCB板電路中的數(shù)字地和模擬地設(shè)計(jì)

星之球激光 來(lái)源:21ic2012-02-15 我要評(píng)論(0 )   

1 為什么要分?jǐn)?shù)字地和模擬地 因?yàn)殡m然是相通的,但是距離長(zhǎng)了,就不一樣了。同一條導(dǎo)線,不同的點(diǎn)的電壓可能是不一樣的,特別是電流較大時(shí)。因?yàn)閷?dǎo)線存在著電阻,電流流...

1 為什么要分?jǐn)?shù)字地和模擬地 

 因?yàn)殡m然是相通的,但是距離長(zhǎng)了,就不一樣了。同一條導(dǎo)線,不同的點(diǎn)的電壓可能是不一樣的,特別是電流較大時(shí)。因?yàn)閷?dǎo)線存在著電阻,電流流過(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生壓降。另外,導(dǎo)線還有分布電感,在交流信號(hào)下,分布電感的影響就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。所以我們要分成數(shù)字地和模擬地,因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的高頻噪聲很大,如果模擬地和數(shù)字地混合的話,就會(huì)把噪聲傳到模擬部分,造成干擾。如果分開(kāi)接地的話,高頻噪聲可以在電源處通過(guò)濾波來(lái)隔離掉。但如果兩個(gè)地混合,就不好濾波了。

  2 如何設(shè)計(jì)數(shù)字地和模擬地

  在設(shè)計(jì)之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個(gè)基本原則:第一個(gè)原則是盡可能減小電流環(huán)路的面積;第二個(gè)原則是系統(tǒng)只采用一個(gè)參考面。相反,如果系統(tǒng)存在兩個(gè)參考面,就可能形成一個(gè)偶極天線(注:小型偶極天線的輻射大小與線的長(zhǎng)度、流過(guò)的電流大小以及頻率成正比);而如果信號(hào)不能通過(guò)盡可能小的環(huán)路返回,就可能形成一個(gè)大的環(huán)狀天線(注:小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過(guò)環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設(shè)計(jì)中要盡可能避免這兩種情況。

  有人建議將混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開(kāi),這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行,但是存在很多潛在的問(wèn)題,在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問(wèn)題尤其突出。最關(guān)鍵的問(wèn)題是不能跨越分割間隙布線,一旦跨越了分割間隙布線,電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_都會(huì)急劇增加。在PCB設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是信號(hào)線跨越分割地或電源而產(chǎn)生EMI問(wèn)題。

 我們采用上述分割方法,而且信號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙,信號(hào)電流的返回路徑是什么呢?假定被分割的兩個(gè)地在某處連接在一起(通常情況下是在某個(gè)位置單點(diǎn)連接),在這種情況下,地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)產(chǎn)生輻射和很高的地電感,如果流過(guò)大環(huán)路的是低電平模擬電流,該電流很容易受到外部信號(hào)干擾。最糟糕的是當(dāng)把分割地在電源處連接在一起時(shí),將形成一個(gè)非常大的電流環(huán)路。另外,模擬地和數(shù)字地通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)線連接在一起會(huì)構(gòu)成偶極天線。

  了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。許多設(shè)計(jì)工程師僅僅考慮信號(hào)電流從哪兒流過(guò),而忽略了電流的具體路徑。如果必須對(duì)地線層進(jìn)行分割,而且必須通過(guò)分割之間的間隙布線,可以先在被分割的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接,形成兩個(gè)地之間的連接橋,然后通過(guò)該連接橋布線。這樣,在每一個(gè)信號(hào)線的下方都能夠提供一個(gè)直接的電流回流路徑,從而使形成的環(huán)路面積很小。

  采用光隔離器件或變壓器也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越分割間隙。對(duì)于前者,跨越分割間隙的是光信號(hào);在采用變壓器的情況下,跨越分割間隙的是磁場(chǎng)。還有一種可行的辦法是采用差分信號(hào):信號(hào)從一條線流入從另外一條信號(hào)線返回,這種情況下,不需要地作為回流路徑。

  要深入探討數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾必須先了解高頻電流的特性。高頻電流總是選擇阻抗最小(電感最低),直接位于信號(hào)下方的路徑,因此返回電流會(huì)流過(guò)鄰近的電路層,而無(wú)論這個(gè)臨近層是電源層還是地線層。在實(shí)際工作中一般傾向于使用統(tǒng)一地,而將PCB分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線,而數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種情況下,數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地。

  只有將數(shù)字信號(hào)布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號(hào)布線在電路板的數(shù)字部分之上時(shí),才會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。出現(xiàn)這種問(wèn)題并不是因?yàn)闆](méi)有分割地,真正的原因是數(shù)字信號(hào)的布線不適當(dāng)。 PCB設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一地,通過(guò)數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號(hào)布線,通常可以解決一些比較困難的布局布線問(wèn)題,同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生因地分割帶來(lái)的一些潛在的麻煩。在這種情況下,元器件的布局和分區(qū)就成為決定設(shè)計(jì)優(yōu)劣的關(guān)鍵。如果布局布線合理,數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分,不會(huì)干擾模擬信號(hào)。對(duì)于這樣的布線必須仔細(xì)地檢查和核對(duì),要保證百分之百遵守布線規(guī)則。否則,一條信號(hào)線走線不當(dāng)就會(huì)徹底破壞一個(gè)本來(lái)非常不錯(cuò)的電路板。

  在將A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地管腳連接在一起時(shí),大多數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器廠商會(huì)建議:將AGND和DGND管腳通過(guò)最短的引線連接到同一個(gè)低阻抗的地上(注:因?yàn)榇蠖鄶?shù)A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒(méi)有將模擬地和數(shù)字地連接在一起,必須通過(guò)外部管腳實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字地的連接),任何與DGND連接的外部阻抗都會(huì)通過(guò)寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到IC內(nèi)部的模擬電路上。按照這個(gè)建議,需要把A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND管腳都連接到模擬地上,但這種方法會(huì)產(chǎn)生諸如數(shù)字信號(hào)去耦電容的接地端應(yīng)該接到模擬地還是數(shù)字地的問(wèn)題。

  如果系統(tǒng)僅有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,上面的問(wèn)題就很容易解決。如圖3中所示,將地分割開(kāi),在A/D轉(zhuǎn)換器下面把模擬地和數(shù)字地部分連接在一起。采取該方法時(shí),必須保證兩個(gè)地之間的連接橋?qū)挾扰cIC等寬,并且任何信號(hào)線都不能跨越分割間隙。

  如果系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器較多,例如10個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器怎樣連接呢?如果在每一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模擬地和數(shù)字地連接在一起,則產(chǎn)生多點(diǎn)相連,模擬地和數(shù)字地之間的隔離就毫無(wú)意義。而如果不這樣連接,就違反了廠商的要求。

  最好的辦法是開(kāi)始時(shí)就用統(tǒng)一地。如圖4所示,將統(tǒng)一的地分為模擬部分和數(shù)字部分。這樣的布局布線既滿足了IC器件廠商對(duì)模擬地和數(shù)字地管腳低阻抗連接的要求,同時(shí)又不會(huì)形成環(huán)路天線或偶極天線而產(chǎn)生EMC問(wèn)題。

  如果對(duì)混合信號(hào)PCB設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一地的做法心存疑慮,可以采用地線層分割的方法對(duì)整個(gè)電路板布局布線,在設(shè)計(jì)時(shí)注意盡量使電路板在后邊實(shí)驗(yàn)時(shí)易于用間距小于1/2英寸的跳線或0歐姆電阻將分割地連接在一起。注意分區(qū)和布線,確保在所有的層上沒(méi)有數(shù)字信號(hào)線位于模擬部分之上,也沒(méi)有任何模擬信號(hào)線位于數(shù)字部分之上。而且,任何信號(hào)線都不能跨越地間隙或是分割電源之間的間隙。要測(cè)試該電路板的功能和EMC性能,然后將兩個(gè)地通過(guò)0歐姆電阻或跳線連接在一起,重新測(cè)試該電路板的功能和EMC性能。比較測(cè)試結(jié)果,會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎在所有的情況下,統(tǒng)一地的方案在功能和EMC性能方面比分割地更優(yōu)越。

  分割地的方法還有用嗎?

  在以下三種情況可以用到這種方法:一些醫(yī)療設(shè)備要求在與病人連接的電路和系統(tǒng)之間的漏電流很低;一些工業(yè)過(guò)程控制設(shè)備的輸出可能連接到噪聲很大而且功率高的機(jī)電設(shè)備上;另外一種情況就是在PCB的布局受到特定限制時(shí)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

  在混合信號(hào)PCB板上通常有獨(dú)立的數(shù)字和模擬電源,能夠而且應(yīng)該采用分割電源面。但是緊鄰電源層的信號(hào)線不能跨越電源之間的間隙,而所有跨越該間隙的信號(hào)線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上。在有些情況下,將模擬電源以PCB連接線而不是一個(gè)面來(lái)設(shè)計(jì)可以避免電源面的分割問(wèn)題。

 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

暫無(wú)關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來(lái)源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來(lái)源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書(shū)面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0相關(guān)評(píng)論
精彩導(dǎo)讀