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电子设计开发要学会“接地”气

2016-07-27

       接地是电路设计中最基础的内容,接地的目的决定了接地方式。同样的电路,不同的目的,可能都要采取不同的接地方式。

       接地方式←接地目的←接地的功能,所以采取哪种接地方式,要看地是哪类地,这类地的作用目的是什么,这两个问题解决了,接地方式则可水到渠成。

       这个观点一定记住。比如同样的电路,用在便携设备上,静电累积泄放不掉,接地的目的是地电位均衡;用在不可移动的设备上,一般会有安全接地措施,对静电泄放的接地目的是导通阻抗足够低,尤其是对于尖峰脉冲的高频导通阻抗。

       从性能分,接地分成四类:安全接地、工作接地(数字地模拟地、功率器件地)、防浪涌接地(雷击浪涌、上电浪涌)、防静电接地

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       在这里,我要集中讨论下模拟电路和数字电路的接地要点。

       首先最重要的一条原则就是数字地和模拟地应分开,在高要求电路中,数字地与模拟地必需分开。即使是对于 A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开,仅在系统一点上把两种“地”连接起来。

  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: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。

  2、用电容连接:电容隔直通交,造成浮地。

  3、用电感连接: 电感体积大,杂散参数多,不稳定。

  4、用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。电阻在所有 频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。

     另,连接模拟地和数字地,用0欧姆电阻属于单点连接,适合低频弱流。用电容不好,隔绝直流,容易造成浮地,产生静电高压。

       其次就要处理好机壳地与数字地,模拟地的关系。

  一般机壳地接交流供电电源的地线(不是零线),目的是为了防止操作人员触电(机壳与大 地、人体等电位)。机壳地一般可和设备的电源地连接在一起,但是: 数字电路、模拟电路的工作地原则上严禁与设备的电源地直接连接!原因为设备本身发生漏

  电或遭遇强电磁场干扰时,数字电路、模拟电路会受此噪声干扰导致错误动作,严重的会导致机器毁坏。原因主要因为数字电路、模拟电路的工作电平一般为 3.3-15.5V(15.5V一般用于 232接口通讯 的最高电平);而通常电源回路的电平一般在市电范围(AC220V±10%),远远大于数字电路、 模拟电路的工作电平。尤其市电本身可遭遇雷击、错相、高压击穿等故障更可导致其瞬时电 平远远大于其正常电平(最高可达22倍)。因此为确保安全一般数字电路、模拟电路的工作 地均会与设备的电源地、机壳等隔离或者采用不同的接地系统。

  顺便说一点:目前的电磁攻击就是通过在设备所处的空间发散高频、高幅的电磁场而引 起设备的数字电路、模拟电路等核心工作电路部分的元器件发生损坏而达到目的!

  把几个地接在一起就是你说的系统地。一般是把地分成初级与次级两个地,地之间可以通过 电阻、电容相连,初级电路的高、低压之间和初、次级电路间严格保证安规间距要求。

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