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電子設計開發(fā)要學會“接地”氣

2016-07-27

       接地是電路設計中最基礎的內容,接地的目的決定了接地方式。同樣的電路,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,所以采取哪種接地方式,要看地是哪類地,這類地的作用目的是什么,這兩個問題解決了,接地方式則可水到渠成。

       這個觀點一定記住。比如同樣的電路,用在便攜設備上,靜電累積泄放不掉,接地的目的是地電位均衡;用在不可移動的設備上,一般會有安全接地措施,對靜電泄放的接地目的是導通阻抗足夠低,尤其是對于尖峰脈沖的高頻導通阻抗。

       從性能分,接地分成四類:安全接地、工作接地(數字地、模擬地、功率器件地)、防浪涌接地(雷擊浪涌、上電浪涌)、防靜電接地

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       在這里,我要集中討論下模擬電路和數字電路的接地要點。

       首先最重要的一條原則就是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。即使是對于 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。

  如果把模擬地和數字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有四種方法解決此問題∶

  1、用磁珠連接:磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預先 估計噪點頻率,以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預知的情況,磁珠不合。

  2、用電容連接:電容隔直通交,造成浮地。

  3、用電感連接: 電感體積大,雜散參數多,不穩(wěn)定。

  4、用0歐姆電阻連接:0歐電阻相當于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有 頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。

     另,連接模擬地和數字地,用0歐姆電阻屬于單點連接,適合低頻弱流。用電容不好,隔絕直流,容易造成浮地,產生靜電高壓。

       其次就要處理好機殼地與數字地,模擬地的關系。

  一般機殼地接交流供電電源的地線(不是零線),目的是為了防止操作人員觸電(機殼與大 地、人體等電位)。機殼地一般可和設備的電源地連接在一起,但是: 數字電路、模擬電路的工作地原則上嚴禁與設備的電源地直接連接!原因為設備本身發(fā)生漏

  電或遭遇強電磁場干擾時,數字電路、模擬電路會受此噪聲干擾導致錯誤動作,嚴重的會導致機器毀壞。原因主要因為數字電路、模擬電路的工作電平一般為 3.3-15.5V(15.5V一般用于 232接口通訊 的最高電平);而通常電源回路的電平一般在市電范圍(AC220V±10%),遠遠大于數字電路、 模擬電路的工作電平。尤其市電本身可遭遇雷擊、錯相、高壓擊穿等故障更可導致其瞬時電 平遠遠大于其正常電平(最高可達22倍)。因此為確保安全一般數字電路、模擬電路的工作 地均會與設備的電源地、機殼等隔離或者采用不同的接地系統。

  順便說一點:目前的電磁攻擊就是通過在設備所處的空間發(fā)散高頻、高幅的電磁場而引 起設備的數字電路、模擬電路等核心工作電路部分的元器件發(fā)生損壞而達到目的!

  把幾個地接在一起就是你說的系統地。一般是把地分成初級與次級兩個地,地之間可以通過 電阻、電容相連,初級電路的高、低壓之間和初、次級電路間嚴格保證安規(guī)間距要求。

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