關于電路中的地,以我們最常用的MSP430系統作為例子吧。電路中地是一個電路中公共電平參考點,不管是電路還是電源都以這地作為基準。而這次我們要說的是“數字地和模擬地之間的連接與關系”,以下是個人的主觀意見,如有不正確之處請大家能給予指正。
所謂數字地一般來說是指數字電路類型集合的公共參考地,而模擬地也是類同之意。在一個復雜的電路系統中,往往會出現很不同類型的電路。通常我們在以電路的工作類型或工作頻率將其劃分。如數字、模擬之類劃分或以速度或頻率頻段劃分等。
在數字電路中,電路通常是處于開關狀態,而在所有數字芯片接地端匯集在一起。而這個匯集地因電路不停地開,這樣在回流地端上也會因而產生一些開關高頻噪聲。在設計PCB中若然這些電路處理不當的話,例如,將數字系統的地回流走線與模擬電路的地連接在一起。這樣很有可能將地噪聲信號引入模擬電路中,若果引入的地方是模擬電路是放大部分。那么很可能會將這些噪聲進放大或干擾到模擬電路的正常工作或產生識動作等情況。
為了處理好這個可能性的發生,一個復雜的混合信號電路中我們在設計PCB時往往會將其電路類型進分開布局處理。這樣有利于減少數字電路對模擬電路的干擾。通常在PCB中會采用一點匯流接地的方式來解決這種問題,如數字電路設計PCB時先采用公共地接點,而模擬同樣處理。在最后將數字地與模擬地同樣匯接到電源的地端上進行一個電流回路。
另外,在數字電路中,同樣要加增對電源的高頻退耦處理,如最常用的有在電路供電端增加0.1uf的退耦電容。
這個電容通常用兩個作用,其一是減少高頻信號回路的高頻電阻。因為在高速開關中電路處于高速開關狀態,電流需要快速流動。然而,由于電源大電容的存在,同樣由于大電容本身結構的原因當高速電流回流時大電容電感效應會對高速電流產生感抗。這樣從而增大了高速或高頻信號回流的阻抗,這個對于模擬電路來說是很不利的。此時增加了高頻特性的退耦電容可以助于減少高頻阻抗的產生。
其二,在數字電路中,由于電路常處理開關狀態。在電源供電端也會因而產生一些高頻帶噪聲,在多數字電路并聯中,這些噪聲容易影響到其他電路中。那么此時在增加退耦電容就可以有效過濾掉這些高頻噪聲,讓其直接對地回流。
另外,在數字電路中,同樣要加增對電源的高頻退耦處理,如最常用的有在電路供電端增加0.1uf的退耦電容。
在一些復雜的數模混合電路中,時常為了減低數字電路與模擬電路之間的影響。往往在PCB設計上鋪地處理時做一個地與地區之間起一個連接的作用。就是那么簡單!我就打個簡單的單電源系列為例,電路中以地作為參考,在這個系統中。所有電流回路都需由正端流向負端(相對此例單電源電路中而言),所以在不同工作類型的電路中,其電路回路最終電流回流端都是入地的。
那么在不同電路中,為了減少互相之間的噪聲影響。所以在電路PCB的布局上和鋪銅處理方面都需做相應的區分處理(電源供電和布線上也應如此,在此暫不提太多關于PCB設計上的電性規則問題)。就是為這樣的區分鋪銅,那么最終都需要匯流到公共地端上。本來如果是采用純屬的同一網絡鋪銅處理這從PCB軟件布線上是沒有問題的。但在我們日常實際設計電路圖時為了更好的讀圖及專業表達為由,往往在設計電路圖時已將不同的電路類型也已劃分好了。
同時,也將不同的類型電路的地網絡歸類并為其命類同的地名。如“PGND GND DGND AGND....”等這些都是用來表達不同的類型電路地端。而這地端在電性上又最終連接在一起的,但是由于PCB設計軟件上電路的同一網絡端中只允許一個網絡名的原因。同時,由于電路地的歸類與匯集連結的必要。所以,這時就需要一個跨地之間連接的導線了。這個連接的導線正是解決了多地網絡和地集合的作用。或者說,你也可以用一個焊點或跳線來代替0歐電阻。用0歐電阻只是一個方便而已。所以,從電性上說這0歐電阻是多余的。
其次,關于為什么不能用磁珠。這個也是一個電磁問題。
首先,磁珠是一個具有高頻特性的器件,而一般常用用法是用于子電源供電與主電源供電之間。由于其本身器件的特性原因--等效為一個低通濾波器。所以其主要作用是起濾波作用,目的也是為了減少來自主電源或其他并聯電路所產生的噪聲串擾。這就是磁珠大概的用處。
那么為什么區地之間不能使用磁珠呢,從直流靜態的角度上看,一般磁珠都有一定的直流電阻值。如果將這個電阻值串聯在兩個地之間(類型地與電源地),很顯示是破壞了“地”參考點的電位和產生電位差。所以這也是為什么不建議用磁珠來代替導線或0歐電阻的原因了。
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原文標題:同樣是地,數字地和模擬地之間有什么關系?
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