模電——電路中電源地、模擬地、信號地的區別與聯系



從參考電平的角度看,都是同一個地,最終都要接到 一起獲得相同的參考電位。對於地的分開,主要是從 布線的角度看的。減少不同電路之間地的干擾。 電 源的地不能看成模擬地,信號地也不能看成數字地。 因為電源有給模擬電路供電的,有給數字電路供電 的。信號有數字信號和模擬信號。 主要是根據電路 的性能來分割地,對於數字信號 3.3v 電路,2。5V 電路和 5V 電路的地也可能有分開的 需要。即使是同 一個供電的數字電路,有時候也有布線的要求,例如 大電流的 IO 部分的地,可能需要單 獨處理。 大地 一般指機殼,這個部分有 ESD 和屏蔽的需要的。有 些時候電路地通過一個 1M 電阻同外殼相連,有時 候直接連接。要根據應用和 ESD 的要求來處理。 總 之, 地的邏輯連接特性和 PCB 上的物理特性是要區 分來看的。 理論上講地是 0 電壓的, 但是在實際 PC BA 上地是有很多噪聲和反彈的。 關於接地:數字地 、模擬地、信號地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地 除了正確進行接地設計、安裝,還要正確進行各種不 同信號的接地處理。控制系統中,大致有以下幾種地 線:

數字地:

也叫邏輯地,是各種開關量(數字量)信號的零電位。
數字地

模擬地:

放大器、采樣保持器、A/D轉換器和比較器的零電位參考點。
模擬接地

信號地:

通常為傳感器的地。下圖這個符號有時也會被人設置成數字地。因人而異。
信號接地

交流地:

交流電的零線,應與地線區別開。這種地通常是 產生噪聲的地。

直流地:

直流電路“地”,零電位參考點。

屏蔽地:

也叫機殼地,為防止靜電感應和磁場感應而設。
在這里插入圖片描述

電源地,信號地,還有大地,這三種地有什么區別?

電源地主要是針對電源回路電流所走的路徑而言的,一般來說電源地流過的電流較大,而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑,一般來說信號地流過的電流很小,其實兩者都是GND,之所以分開來說,是想讓大家明白在布PCB 板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑,然后在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑,如果共用的話,有可能會導致電源地上大的電流會在信號地上產生一個電壓差(可以解釋為:導線是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流過的電流較大時,也會在此導線上產生電位差,這也叫共阻抗干擾),使信號地的真實電位高於0V,如果信號地的電位較大時,有可能會使信號本來是高電平的,但卻誤判為低電平。
當然電源地本來就很不干凈,這樣做也避免由於干擾使信號誤判。所以兩者地在布線時稍微注意一下就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題,因為數字電路的門限較高。

為什么要將模擬地和數字地分開,如何分開?

模擬信號和數字信號都要回流到地,因為數字信號變化速度快,從而在數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,模擬地和數字地要分開處理,然后通過細的走線連在一起,或者單點接在一起,或者通過零電阻連接起來。總的思想是盡量阻隔數字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴格的要求模擬地和數字地必須分開,如果模擬部分附近的數字地還是很干凈的話可以合在一起。

不同地線處理方法

  1. 數字地和模擬地應分開。在高要求電路中,數字地與模擬地必需分開。即使是對於A/D、D/A轉換器同一芯片上兩種“地”最好也要分開,僅在系統一點上把兩種“地”連接起來。
  2. 浮地與接地。系統浮地,是將系統電路的各部分的地線浮置起來,不與大地相連。這種接法,有一定抗干擾能力。但系統與地的絕緣電阻不能小於50MΩ,一旦絕緣性能下降,就會帶來干擾。通常采用系統浮地,機殼接地,可使抗干擾能力增強,安全可靠。
  3. 一點接地。在低頻電路中,布線和元件之間不會產生太大影響。通常頻率小於1MHz的電路,采用一點接地。
  4. 多點接地。在高頻電路中,寄生電容和電感的影響較大。通常頻率大於10MHz的電路,采用多點接地。


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