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模拟地 数字地

 

 

★数字地和模拟地处理的基本原则如下:

 

1模拟地和数字地之间链接

 

(1)模拟地和数字地间串接电感一般取值多大?

 

一般用几uH到数十uH。

(2)用0欧电阻是最佳选择 (1)可保证直流电位相等、(2)单点接地(限制噪声)、(3)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗,而且电流路径狭窄,可以限制噪声电流通过)。

磁珠相当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有抑制作用,如果不能预知噪点,如何选择型号,况且,噪点频率也不一定固定,故磁珠不是一个好的选择。

电容不通直流,会导致压差和静电积累,摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联,就是画蛇添足,因为磁珠通直,电容将失效。串联的话就显得不伦不类。

电感特性不稳定,离散分布参数不好控制,体积大。电感也是陷波,LC谐振(分布电容),对噪点有特效。

总之,关键是模拟地和数字地要一点接地。

建议,不同种类地之间用0欧电阻相连;电源引入高频器件时用磁珠;高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。

2 磁珠

 

采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成,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。

 

主要参数:

标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆 .一般以100MHz为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。

 

额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.

 

3 电感与磁珠的区别:

 

有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习惯称之为磁珠;

 

电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件;

 

电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;

 

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰.两者都可用于处理EMC、EMI问题;

 

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠.

 

磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。

作为电源滤波,可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了

磁珠由氧磁体组成,电感由磁心和线圈组成,磁珠把交流信号转化为热能,电感把交流存储起来,缓慢的释放出去。

磁珠对高频信号才有较大阻碍作用,一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。

铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显着。

在 电路中只要导线穿过它即可(我用的都是象普通电阻模样的,导线已穿过并胶合,也有表面贴装的形式,但很少见到卖的)。当导线中电流穿过时,铁氧体对低频电 流几乎没有什么阻抗,而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发,其等效电路为一个电感和一个电阻串联,两个组件的值都与磁珠 的长度成比例。磁珠种类很多,制造商应提供技术指标说明,特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。

有的磁珠上有多个孔洞,用导线穿过可增加组件阻抗(穿过磁珠次数的平方),不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多,而用多串联几个磁珠的办法会好些。

铁氧体是磁性材料,会因通过电流过大而产生磁饱和,导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠,还要注意其散热措施。

铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声(可用于直流和交流输出),还可广泛应用于其它电路,其体积可以做得很小。特别是在数字电路中,由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波,也是电路高频辐射的主要根源,所以可在这种场合发挥磁珠的作用。

铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。

以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例,其型号各字段含义依次为:

HH 是其一个系列,主要用于电源滤波,用于信号线是HB系列;

1 表示一个组件封装了一个磁珠,若为4则是并排封装四个的;

H 表示组成物质,H、C、M为中频应用(50-200MHz),

T低频应用(50MHz),S高频应用(200MHz);

3216 封装尺寸,长3.2mm,宽1.6mm,即1206封装;

500 阻抗(一般为100MHz时),50 ohm。

其产品参数主要有三项:

阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;

直流电阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;

额定电流Rated Current (mA): 2500.

电感和磁珠的什么联系与区别

 

电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件

 

电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策

 

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。

 

磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过错50MHZ。

 

★地的连接一般用电感,电源的连接也用电感,而对信号线则采用磁珠?

但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊?而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了……

 

先必需明白EMI的两个途径,即:辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用电感。

 

对于扳子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离,比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面?

 

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。

 

在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大

 

磁珠的大小(确切的说应该是磁珠的特性曲线)

取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率

 

为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢??都是欧姆!!

 

磁珠就是阻高频嘛,对直流电阻低,对高频电阻高,不就好理解了吗,

比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻

 

因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。

 

在很多产品中,交换机的两个地用电容连接起来,为什么不用电感?你说的两个地,其中一个是不是机壳的?

我估计(以下全部估计,有错请指点)

如 果用磁珠或者直接相连的话,人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地,这样交换机工作就不正常了。但如果它们之间断开,那么遭受雷击或者其他高压的时候, 两个地之间的电火花引起起火…… 加电容则避免这种情况。交换机的地,是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样,他附加了一个消除谐波的通路!我自己认为!请指 正!铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情 况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频 电路的高频衰减器使用的。实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相当高,以至于电流全部通过电阻。铁 氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。线圈,磁珠有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线 圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。

 

请教:对于骅讯的USB声卡方案中,在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠,不知是否有人清楚,但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了,请问这样可以吗?

 

那里的磁珠是起什么作用哟?作为电源滤波,可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了。

 

★数字地和模拟地处理的基本原则如下:

 

1)、若为低频模拟电路,加粗和缩短地线;单点接地,可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路,地线的电感效应较严重,单点接地会导致实际地线加长,故应多点接地和单点接地相结合。

 

 

2)、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下:应尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;大面积(满)接地,即除传输信号及电源的印制线以外,其余部分全覆铜作为地线,但不要留有死的无用大面积铜箔。

 

 

3)、地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路面积不可过大,以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路,则应避免地线环路。

 

 

4)、数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D转换电路,则只在尽量靠近该器件处单点接地。

 

1)、若为低频模拟电路,加粗和缩短地线;单点接地,可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路,地线的电感效应较严重,单点接地会导致实际地线加长,故应多点接地和单点接地相结合。

 

 

2)、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下:应尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;大面积(满)接地,即除传输信号及电源的印制线以外,其余部分全覆铜作为地线,但不要留有死的无用大面积铜箔。

 

 

3)、地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路面积不可过大,以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路,则应避免地线环路。

 

 

4)、数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D转换电路,则只在尽量靠近该器件处单点接地。

 

模拟地与数字地(转)

 

模拟电路涉及弱小信号,但是数字电路门限电平较高,对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中,数字电路产生的噪声会影响模拟电路,使模拟电路的小信号指标变差,克服的办法是分开模拟地和数字地。

对于低频模拟电路,除了加粗和缩短地线之外,电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择,主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。

而对于高频电路和数字电路,由于这时地线的电感效应影响会更大,一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响,这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。

另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声,方法是:尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;满接地,即除传输信号的印制线以外,其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。

地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路所包围面积不可过大,以免仪器处于强磁场中时,产生感应电流。但如果只是低频电路,则应避免地线环路。数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D,则只在此处单点共地。

 

低频中没有多大影响,但建议模拟和数字一点接地。高频时,可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。

 

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∶1、用磁珠连接;2、用电容连接;3、用电感连接;4、用0欧姆电阻连接。

 

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着抑制作用,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。

  电容隔直通交,造成浮地。

  电感体积大,杂散参数多,不稳定。

  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

 

 

 

数字信号只分0和1,那么数字地就是0信号,这个信号通常情况下都不是零,都会多少比零高一点;但是模拟地就是实实在在的零电位。问题就出在这里了,如果你把两个地直接接在一起,数字地就会将模拟地拉高,并且你数字电路中如果又高次谐波的话,也会通过模拟地传到模拟电路中,这些高次谐波可能在数字电路中没有大的影响。因为通常高频干扰电压都很低,数字信号的抗干扰能力强,因为高低电平都是一个范围,但是对于模拟电路就不同了,他会实实在在影响到你对模拟量的测量,所以通常模拟地与数字地中间会加一个零欧电阻,磁珠之类的。

 

有时候一个电路中既有数字电路又有模拟电路,这个时候画PCB的时候要注意区分这两个地,必要的时候要分离开来画PCB地线,但最终需要用0欧姆电阻连接起来,主要原因是让电路避免不必要的信号干扰这是非常important!!!可以这么说电路中的一切干扰均由于地线干扰。听我一一道来: 1:理论上我们一般认为只要是个地线电位就是0了,这是理论 2:真实情况是什么样的呢:从电源地开始后面都是负载,可以说电源地才是真的地,我们经常将一处电路的地经过一个导线接到电源地上,但是不可否认中间是有一段铜线的,这段铜线我们一般认为电阻为0,其实不然,理论是铜线越细越长电阻越大,所以到你电路上的真实地有可能都是0.3V了(注意:这只是打比方),在模拟电路中有时候只是电压高低而已,如果这个电平继续扩大,在数字电路中就危险了,有可能进来的是低电平,经过这个提压已经变成了高电平,造成信号不能正确识别。 3:所谓的数字地和模拟地只是概念,只要你能保证地的电平为真实的0V,其实数字模拟地都一样,但是印制PCB的时候我们为了避免不必要的麻烦,或者让数字电路和模拟电路都有一个统一的电平地,故意区分开来,避免电路信号干扰 4:也许你想知道的只是:可以!两个都接到一起然后接到电源地就OK。 Do you understand?

 

追问

那要怎么保证真实地为0V呢?

谢谢

回答

严格意义上没有真实0V,你要明白电压永远都是相对值。

但是我们可以假设电源输入的地就是0V,我们能发挥主动性的部分就是电路设计,比如加大电线的宽度,覆铜等等,或者数字地尽量做到一起保证大家都是同一个电位,我们能做到的就是这个,因为你的板子上面永远是一个压差。如果您想仔细理解,还需要多看模电和电工理论知识,做一个电路也会理解更多。

 

博主
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