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1、电路板地线设计应注意些什么问题电路板地线设计应注意些什么问题 1、注意开关电源地和其它地之间的关系：开关电源的地是市电经整流得到的脉动直流的地，它与大地间没有实现隔离，始终要有一个交变的电压，所以对于常见的无工频变压器的桥式整流型开关电源来讲，它的地总是带电的。由于目前开关电源的取样调整电路采用了单独的隔离取样绕组或光耦，使开关电源的地与电路中其它类型的地实现了隔离，从而使其它类型的地与市电电网实现了隔离，所以其它类型的地也可统称为冷地。 2、将数字电路的地与模拟电路的地分开。当电路板上既有数字电路，又有模拟电路时，特别是对于存在大量数字电路的高速电路中，必须要将其严格分开，通常采取的方法是将
2、数字电路与模拟电路的地分离开。一般在电路中数字地和模拟地只允许提供一个共地点，不能有多点共地。数字地要求其在印刷电路板上的布线不能成环状而成网状，以降低感应噪声。当不可避免的出现长距离平行段时，线间要加屏蔽隔离。要让模拟地成散射状，取其一点让数字地直接与这一点相连。模拟地线应尽量加粗，而且尽量加大引出端的接地面积。另外高电平模拟信号应与低电平模拟信号隔离，二者都应与数字信号分开。时钟与其它模拟信号一样易受噪声的影响，同时它又同数字信号一样易产生噪声，所以它必须与模拟和数字系统都实现隔离。 3、正确选择单点接地与多点接地。信号频率低于1MHz时，由于布线和元件之间的电磁感应影响很小，而接地电路形
3、成的环流对干扰的影响较大，采用单点接地方式可使其不形成回路，所以低频电路采用单点接地为好。多个电路的单点接地方式又以采用并联的单点接地式为宜。信号频率高于10MHz时，要考虑分布参数的影响，由于这时布线的电感效应明显，地线阻抗变得很大，此时接地电路形成的环流就不再是主要的问题了，所以应采用多点接地方式就近接地，尽量降低地线阻抗。 4、功率地的设计。大功率器件的地线要单独接地，这是因为功率地上有大电流通过，极易在印制板导线上形成压降，若不分开布线，该压降就会引入到信号处理电路形成干扰，并且大功率器件尽可能要放在电路板边缘，以减小对小信号处理电路的干扰。另外有些电路产生的电磁噪声电平很高，对小信号
4、的干扰也非常严重，要单独接地。 5、尽量加粗接地线。地线加粗除减小地线上的压降外，重要的是降低耦合噪声。若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的信号电平不稳，抗噪声性能变坏。 6、高速系统中接地层设计。接地层不仅为高频电流提供了一个低阻的返回回路，而且减小了外界电磁干扰对电路的影响。比如双面板，理想情况下应有一面作为接地层，另外一面作为连接层，但是实际上这是不可能的，因为通常接地层上不得不有信号线、电源线等通过。即使这样，也要尽可能多的保留接地层面积。在高速电路中所有集成电路的接地引脚必须直接焊接在接地层上，以减小感应系数。其电源引脚要利用低感应系数的贴面陶瓷电容进行去耦，以
5、减弱对接地层的影响。接地层必须没有孤立的地，因为元器件的接地引脚若与孤立的地相连，则将没有与接地层的电流回路。 7、屏蔽电缆的接地设计。低频模拟电路用的屏蔽电缆的屏蔽层，其接地时应采用一点接地的方式为好，而且屏蔽层接地点应当与电路的接地点一致。高频和数字电路电缆的屏蔽层接地应采用多点接地的方式，当电缆长度大于工作信号波长的0.15倍时，采用工作信号波长的0.15倍的间隔多点接地式，如果不能实现，则至少应将屏蔽层两端接地。若使用多层屏蔽电缆，则每个屏蔽层应在一点接地，各屏蔽层应相互绝缘。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起来。使用管状电容时，外壳要接地。 电路板地
6、线设计应注意些什么问题 1.电路图上和电路板上的 GND(Ground)代表地线或0线 .GND就是公共端的意思，也可以说是地，但这个地并不是真正意义上的地。 是出于应用而假设的一个地，对于电源来说，它就是一个电源的负极。它与大地是不同的。有时候需要将它与大地连接，有时候也不需要，视具体情况而定。 2.USB上的:VCC是电源接入;GND为接地;DP、DM是差分信号;PORT-、PORT+是数据负、 正信号。GND VDD: 电源电压(单极器件);电源电压(4000系列数字电路);漏极电压( 场效应管) VCC：电源电压(双极器件);电源电压(74系列数字电路); VSS:地或电源负极VEE：
7、负电压供电场效应管的源极(S) VPP：编程/擦除电压。 (1)电气地大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力， 而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种 “地”是“电气地”，并不等干“地理地”，但却包含在“地理地”之中。“电气地”的范 围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。 (2)地电位与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极，通常采 用圆钢或角钢，也可采用铜棒或铜板。图 1示出圆钢接地极。当流入地中的电流I通过接 地极向大地作半球形散开时，由于这半球形的球面，在距接地极越近的地方越小，越远的地 方越大
8、，所以在距接地极越近的地方电阻越大，而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明：在距单根接地极或碰地处20m 以外的地方，呈半球形的球面已经很大，实际已没有什 么电阻存在，不再有什么电压降。换句话说，该处的电位已近于零。这电位等于零的“电气 地”称为”地电位”。若接地极不是单根而为多根组成时，屏蔽系数增大，上述 20m 的距 离可能会增大。图 1中的流散区是指电流通过接地极向大地流散时产生明显电位梯度的土 壤范围。地电位是指流散区以外的土壤区域。在接地极分布很密的地方，很难存在电位等于 零的电气地。 (3)逻辑地电子设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位，这个 电位还可防止外界电
9、磁场信号的侵入，常称这个电位为“逻辑地”。这个“地”不一定是 “地理地”，可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地 端子、接地干线等逻辑地可与大地接触，也可不接触，而“电气地”必须与大地接触。 接地：将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”。 “电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。“电气设备”是发电、 变电、输电、配电或用电的任何设备，例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。电力系统中接地的一点一般是中性点，也可能是相线上某一点。电气装置的接地部分则为外露导电部分。“外露导电部分”为电气装置中能被触及的导电部分，
10、它在正常时不带电，但在故障情况下可能带电，一般指金属外壳。有时为了安全保护的需要，将装置外导电部分与接地线相连进行接地。“装置外导电部分”也可称为外部导电部分， 不属于电气装置，一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构。外部导电部分可能引入电位，一般是地电位。 接地线是连接到接地极的导线。接地装置是接地极与接地线的总称。超过额定电流的任何电流称为过电流。在正常情况下的不同电位点间，由于阻抗可忽略不计的故障产生的过电流称为短路电流，例如相线和中性线间产生金属性短路所产生的电流称为单相短路电流。由绝缘损坏而产生的电流称为故障电流，流入大地的故障电流称为接地 故障电流。当电气设备的外壳
11、接地，且其绝缘损坏，相线与金属外壳接触时称为“碰壳”， 所产生的电流称为“碰壳电流”。除了正确进行接地设计、安装还要正确进行各种不同信号的接地处理。控制系统中，大致有以下几种地线：(1)数字地：也叫逻辑地，是各种开关量( 数字量)信号的零电位。 (2)模拟地：是各种模拟量信号的零电位。 (3)信号地：通常为传感器的地。 (4)交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。 (5)直流地：直流供电电源的地。 (6)屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设以上这些地线处理是系统设计、 安装、调试中的一个重要问题。 下面就接地问题提出一些看法： (1)控制系统宜采用一点接地。一般情况
12、下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。 在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点; 但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地;高于10MHz时，采用多点接地;在110MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。 (2)交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压， 对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。 (3)浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起
13、来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50M。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下 降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强， 安全可靠，但实现起来比较复杂。 (4)模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用 屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。 (5) 屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地;电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干
14、扰。利用低阻 金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应， 其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。 当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端;相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。对于电气系统的接地， 要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地。
