各种电路接地方法
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电路板的接地设计方法接地设计是电路板设计中的重要环节,它能够确保电路板稳定运行,提高抗干扰能力,并降低电磁干扰。
本文将介绍电路板的接地设计方法,主要包含以下几个方面:确定接地类型、选择合适的接地方式、优化地线布局、考虑接地点选择、采取降噪措施、进行仿真测试、考虑电磁兼容性、遵循安全规范。
1.确定接地类型在电路板的接地设计中,首先要确定接地类型。
常见的接地类型有单点接地、多点接地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个接地点,所有信号都通过这个接地点返回地线。
多点接地是指每个信号线都有一个独立的接地点,它们通过多点汇流排连接回到电源地。
混合接地则是单点接地和多点接地的结合,它适用于具有多种频率的信号电路。
2.选择合适的接地方式在确定接地类型后,需要选择合适的接地方式。
常见的接地方式有串联接地和并联接地。
串联接地是指将所有电路元件串联起来,公共端接到地线上。
这种接地方式简单,但当公共端出现故障时,整个电路系统都会失效。
并联接地是指将每个电路元件连接到单独的地线上,然后将它们汇总到一个总线上。
这种接地方式可以提高系统的可靠性,但需要更多的布线空间。
3.优化地线布局地线布局的优化是电路板接地设计的重要环节。
在布线时,应该尽量减小地线的长度,以减小电阻和电感。
此外,应该避免地线出现突然的弯曲和拐角,以减小涡流和噪声。
为了优化地线布局,可以使用网格状或平行线状的地线结构。
4.考虑接地点选择在电路板的接地设计中,需要考虑接地点选择。
接地点应该尽量靠近电路元件,以减小引线和连接器的电阻和电感。
此外,接地点应该具有较低的阻抗和较高的电导率,以减小噪声和干扰。
为了提高接地的效果,可以使用多层次的接地设计。
5.采取降噪措施在电路板的接地设计中,可以采取降噪措施来减小噪声和干扰。
可以在地线上增加滤波器或去耦电容来降低交流噪声。
此外,可以在地线上增加磁珠或电感来抑制高频噪声。
这些降噪措施可以有效地提高电路板的抗干扰能力和稳定性。
电路板接地基础知识讲解电路板接地是电子设备中非常重要的一环,它不仅能确保电路的正常工作,还能提高电路的性能和抗干扰能力。
本文将对电路板接地的基础知识进行全面的讲解。
一、什么是电路板接地电路板接地,简单来说,就是将电子设备中的所有金属部件,如电路板、金属外壳等,通过导线连接到地面或大地,形成一个闭合的回路,以提供一个稳定的参考电位。
接地的主要作用有:保护电子设备和用户的人身安全、提供一个稳定的参考电位、降低电磁辐射和抗干扰能力等。
二、电路板接地的分类根据接地回路的不同,电路板接地可以分为以下几类:1. 单点接地:将所有金属部件连接到一个统一的接地点,形成一个单一的回路。
这种接地方式适用于一些简单的电子设备,但对于复杂的设备来说,由于存在大量的信号线和功耗线,单点接地会导致接地电流增大、接地电压上升等问题。
2. 多点接地:将电路板分为不同的区域,每个区域单独进行接地,形成多个接地回路。
这种接地方式可以减少接地回路之间的干扰,提高设备的抗干扰能力。
但同时也需要注意接地电位的一致性,避免产生不同区域之间的接地环路。
3. 信号与功耗分离接地:将信号线和功耗线分开接地,分别形成不同的接地回路。
这种接地方式可以有效地隔离信号线和功耗线之间的电磁干扰,提高电路的工作性能。
三、电路板接地的注意事项1. 确保接地导线足够粗大:为了降低接地回路的电阻,接地导线的选择应尽量粗大,以确保电流能够顺利地流回地面。
2. 避免接地回路产生环路:在设计电路板接地时,要注意避免接地回路之间产生环路,否则会引发信号串扰和电磁干扰等问题。
3. 注意接地点的位置选择:接地点的位置选择应尽量靠近电路板中心,并远离会产生干扰的元器件和线路,以提高接地的效果。
4. 接地回路与信号回路分离:在设计电路板时,要将接地回路与信号回路进行分离,避免相互干扰,同时也可以提高抗干扰能力。
四、电路板接地的测试方法为了确保电路板的接地效果良好,可以采用以下几种测试方法:1. 接地电阻测试:使用专业的测试仪器对接地回路的电阻进行测试,以确保接地回路的电阻在合理范围内。
信号接地的方式盘点(浮地/单点接地/多点接地)1.地的接法对于一个信号来说,它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。
第一,根据公式可以知道,辐射强度是和回路面积成正比的,就是说回流需要走的路径越长,形成的环越大,它对外辐射的干扰也越大,所以,PCB布板的时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。
第二,对于一个高速信号来说,提供有好的信号回流可以保证它的信号质量,这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的,如果高速线附近有连续的地平面,这样这条线的阻抗就能保持连续,如果有段线附近没有了地参考,这样阻抗就会发生变化,不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。
所以,布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三,为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割,这也是因为信号跨越了不同电源层后,它的回流途径就会很长了,容易受到干扰。
当然,不是严格要求不能跨越电源分割,对于低速的信号是可以的,因为产生的干扰相比信号可以不予关心。
对于高速信号就要认真检查,尽量不要跨越,可以通过调整电源部分的走线。
许多电磁干扰问题是由地线产生的,因为地线电位是整个电路工作的基准电位,如果地线设计不当,地线电位就不稳,就会导致电路故障。
地线设计的目的是要保证地线电位尽量稳定,从而消除干扰现象。
信号接地方式一般有三种:浮地、单点接地、多点接地。
1.1 浮地目的:使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来,浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。
缺点:容易出现静电积累引起强烈的静电放电。
折衷方案:接入泄放电阻。
1.2 单点接地单点接地:所有电路的地线接到公共地线的同一点,进一步可分为串联单点接地和并联单点接地。
在大功率和小功率电路混合的系统中,切忌使用,因为大功率电路中的地线电流。
直流接地查找方法及注意事项直流电路中的接地是指将一个节点与大地相连,形成电路中的参考零点。
接地的主要目的是为了保护设备和人员的安全,同时也能减少电磁干扰和维护电路的稳定性。
本文将探讨直流接地的方法和注意事项。
一、直流接地的方法1.单点接地法:将直流电路中的其中一点与地相连,形成单点接地。
单点接地方法简单直接,适合小型直流电路。
但是,由于单点接地时,电路中的其他节点都带有一定的电位,可能会引起电流倾斜和电压漂移。
2.多点接地法:将直流电路中的多个节点与地相连,形成多点接地。
多点接地方法可以减少节点的电位,降低电流倾斜问题。
在工业控制系统中,多点接地方法比较常见。
3.整体接地法:将整个直流电路与地相连,形成整体接地。
整体接地方法适合大型直流电路,能够有效保护设备和人员的安全,减少电磁干扰。
二、直流接地的注意事项1.接地电阻的选择:接地电阻的选取要根据具体的情况来确定。
一般情况下,接地电阻的阻值应小于10欧姆,以确保有效地把电流引入地下。
2.接地装置的布置:接地装置应尽量远离电源装置和其他干扰源,以避免电磁干扰。
接地装置应采用可靠的连接方式,保证接地的稳定性。
3.接地线的材料选择:接地线应采用导电性能好的材料,如铜或铝。
接地线的截面积应根据电流大小来确定,确保接地的安全可靠。
4.接地系统的维护:接地系统应定期进行检测和维护,确保接地的有效性。
检查接地电阻的阻值和连接是否正常,以及接地线是否受损。
5.安全防护措施:在接地过程中应采取安全防护措施,确保操作人员的安全。
在进行接地操作时,应切断电源,使用绝缘手套和绝缘工具,避免触电事故的发生。
6.地下电力设施的协调:在进行直流接地时,应与相关部门协调,确保地下电力设施的安全。
避免对地下电缆或管道造成损害。
7.接地系统设计的合理性:接地系统的设计应合理可靠,确保电流能够有效引入地下。
在设计过程中要考虑到电流的大小、电压的稳定性和电流倾斜等因素。
总结:直流接地是保证电路稳定性和人身安全的重要环节。
电路设计中三种常用接地方法
地线也是有阻抗的,电流流过地线时,会产生电压,此为噪声电压,而噪声电压则是影响系统稳定的干扰源之一,不可取。
所以,要降低地线噪声的前提是降低地线的阻抗。
众所周知,地线是电流返回源的通路。
随着大规模集成电路和高频电路的广泛应用,低阻抗的地线设计在电路中显得尤为重要。
这里就简单列举几种常用的接地方法:
单点接地
单点接地,顾名思义,就是把电路中所有回路都接到一个单一的,相同的参考电位点上。
如下图所示。
单点接地可以分为串联接地和并联接地两种方式。
串联单点接地的方式简单,但是存在共同地线的原因,导致存在公共地线阻抗,如果此时串联在一起的是功率相差很大的电路,那么互相干扰就非常严重。
并联单点接地的方式可以避免公共地线耦合的因素,但是每部分电路都需要引地线到接地点上,需要的地线就过多,不实用。
所以,在实际应用时,可以采用串联和并联混合的单点接地方式。
在画PCB 板时,把互相不易干扰的电路放一层,把互相容易发生干扰的电路放不同层,再把不同层的地并联接地。
如下图所示。
单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的因素,所以并不适用,那怎么办呢?下面再介绍多点接地。
多点接地
当电路工作频率较高时,想象一下高频信号在沿着地线传播时,所到之处影响周边电路会有多么严重,因此所有电路就要就近接到地上,地线要求最短,。
电路设计中各种“地”——各种GND设计电源地,信号地,还有大地,这三种地有什么区别?电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的,一般来说电源地流过的电流较大,而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径,一般来说信号地流过的电流很小,其实两者都是GND,之所以分开来说,是想让大家明白在布PCB板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径,然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径,如果共用的话,有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差(可以解释为:导线是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流过的电流较大时,也会在此导线上产生电位差,这也叫共阻抗干扰),使信号地的真实电位高于0V,如果信号地的电位较大时,有可能会使信号本来是高电平的,但却误判为低电平。
当然电源地本来就很不干净,这样做也避免由于干扰使信号误判。
所以将两者地在布线时稍微注意一下,就可以。
一般来说即使在一起也不会产生大的问题,因为数字电路的门限较高。
各种“地”——各种“GND”GND,指的是电线接地端的简写。
代表地线或0线。
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。
设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1 MHz的电路,采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。
各种电路接地方法:数字地、模拟地、信号地等关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地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1~10MHz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浮置起来,这种方法简单,但整个系统与绝缘电阻不能小于50MΩ。
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。
低频和高频电路接地处理
低频电路和高频电路接地处理的主要区别在于它们的接地原则和接地方法。
对于低频电路,接地的主要原则是单点接地。
这是因为低频电路中的信号频率较低,信号的波长相对较长,使得信号在传输过程中更容易受到地线长度的影响。
因此,为了减少地线阻抗和防止地线产生共模电压,通常采用单点接地的方式,即将所有电路的地线连接到一个公共的接地点。
在高频电路中,由于信号频率较高,信号的波长较短,地线上的电感和电容效应变得更为显著。
在这种情况下,多点接地成为更合适的接地方式。
多点接地可以有效地降低地线电感和降低公共阻抗,从而减少信号之间的相互干扰。
此外,对于高频电路,地线的长度和布局也变得尤为重要。
地线应尽量短而直,避免出现任何直角或折弯,以减少电磁干扰(EMI)和信号损失。
同时,为了减小地线的阻抗和电感,应选择具有较小电感和阻抗的材料和导体尺寸。
综上所述,低频电路通常采用单点接地方式,而高频电路则更倾向于使用多点接地方式。
正确选择接地方式并根据实际情况进行布局和布线是确保电路性能的关键因素之一。
一、地的分类工程师在设计电路时,为防止各种电路在电路正常工作中产生互相干扰,使之能相互兼容地有效工作。
根据电路的性质,将电路中“零电位”———“地”分为不同的种类,比如按交直流分为直流地、交流地,按参考信号分为数字地(逻辑地)、模拟地,按功率分为信号地、功率地、电源地等,按与大地的连接方式分为系统地、机壳地(屏蔽地)、浮地。
不同的接地方式在电路中应用、设计和考虑也不相同,应根据具体电路分别进行设置。
1 信号地信号地(SG)是各种物理量的传感器和信号源零电位以及电路中信号的公共基准地线(相对零电位)。
此处信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号,易受电源波动或者外界因素的干扰,导致信号的信噪比(SNR)下降。
特别是模拟信号,信号地的漂移,会导致信噪比下降;信号的测量值产生误差或者错误,可能导致系统设计的失败。
因此对信号地的要求较高,也需要在系统中特殊处理,避免和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。
尤其是微小信号的测量,信号地通常需要采取隔离技术。
2 模拟地模拟地(AG)是系统中模拟电路零电位的公共基准地线。
由于模拟电路既承担小信号的处理,又承担大信号的功率处理;既有低频的处理,又有高频处理;模拟量从能量、频率、时间等都很大的差别,因此模拟电路既易接受干扰,又可能产生干扰。
所以对模拟地的接地点选择和接地线的敷设更要充分考虑。
减小地线的导线电阻,将电路中的模拟和数字部分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感滤波和隔离,汇接到一起。
如图4-1所示。
3 数字地数字地(DG)是系统中数字电路零电位的公共基准地线。
由于数字电路工作在脉冲状态,特别是脉冲的前后沿较陡或频率较高时,会在电源系统中产生比较大的毛刺,易对模拟电路产生干扰。
所以对数字地的接地点选择和接地线的敷设也要充分考虑。
尽量将电路中的模拟和数字部分分开,在PCB布线的时候,模拟地和数字地应尽量分开,最后通过电感,汇接到一起.4 悬浮地悬浮地(FG)是系统中部分电路的地与整个系统的地不直接连接,而是通过变压器耦合或者直接不连接,处于悬浮状态。
有三种根本的信号接地方式:浮地、单点接地、多点接地。
1 浮地目的:使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来,浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。
缺点:容易出现静电积累引起强烈的静电放电。
折衷方案:接入泄放电阻。
2 单点接地方式:线路中只有一个物理点被定义为接地参考点,凡需要接地均接于此。
缺点:不适宜用于高频场合。
3 多点接地方式:凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面上,以便使接地线长度为最短。
缺点:维护较麻烦。
4 混合接地按需要选用单点及多点接地。
PCB中的大面积敷铜接地其实就是多点接地所以单面Pcb也可以实现多点接地多层PCB大多为高速电路地层的增加可以有效提高PCB的电磁兼容性是提高信号抗干扰的根本手段,同样由于电源层和底层和不同信号层的相互隔离减轻了PCB的布通率也增加了信号间的干扰。
在大功率和小功率电路混合的系统中,切忌使用,因为大功率电路中的地线电流会影响小功率电路的正常工作。
另外,最敏感的电路要放在A点,这点电位是最稳定的。
解决这个问题的方法是并联单点接地。
但是,并联单点接地需要较多的导线,实践中可以采用串联、并联混合接地。
将电路按照特性分组,相互之间不易发生干扰的电路放在同一组,相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组。
每个组采用串联单点接地,获得最简单的地线构造,不同组的接地采用并联单点接地,防止相互之间干扰。
这个方法的关键:绝不要使功率相差很大的电路或噪声电平相差很大的电路共用一段地线。
这些不同的地仅能在通过一点连接起来。
为了减小地线电感,在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。
在多点接地系统中,每个电路就近接到低阻抗的地线面上,如机箱。
电路的接地线要尽量短,以减小电感。
在频率很高的系统中,通常接地线要控制在几毫米的围。
多点接地时容易产生公共阻抗耦合问题。
在低频的场合,通过单点接地可以解决这个问题。
但在高频时,只能通过减小地线阻抗〔减小公共阻抗〕来解决。
由于趋肤效应,电流仅在导体外表流动,因此增加导体的厚度并不能减小导体的电阻。
详解电路设计中的单点接地/多点接地/混合接地
地线也是有阻抗的,电流流过地线时,会产生电压,此为噪声电压,而噪声电压则是影响系统稳定的干扰源之一,不可取。
所以,要降低地线噪声的前提是降低地线的阻抗。
众所周知,地线是电流返回源的通路。
随着大规模集成电路和高频电路的广泛应用,低阻抗的地线设计在电路中显得尤为重要。
这里就简单列举几种常用的接地方法:
单点接地
单点接地,顾名思义,就是把电路中所有回路都接到一个单一的,相同的参考电位点上。
如下图所示。
单点接地可以分为“串联接地”和“并联接地”两种方式。
串联单点接地的方式简单,但是存在共同地线的原因,导致存在公共地线阻抗,如果此时串联在一起的是功率相差很大的电路,那幺互相干扰就非常严重。
并联单点接地的方式可以避免公共地线耦合的因素,但是每部分电路都需要引地线到接地点上,需要的地线就过多,不实用。
所以,在实际应用时,可以采用串联和并联混合的单点接地方式。
在画PCB板时,把互相不易干扰的电路放一层,把互相容易发生干扰的电路放不同层,再把不同层的地并联接地。
如下图所示。
单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的因素,所以并不适用,那怎幺办呢?下面再介绍“多点接地”。
多点接地。
关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地[转贴2009-03-01 18:23:09]2010-05-07 19:52:32| 分类:EMC | 标签:|字号大中小订阅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(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1~10MHz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来,这种方法简单,但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。
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。
接地的几种方法接地从字面来看上十分简单事情,但是对于经历过电磁干扰挫折的人来说可能是一个最难掌握的技术。
实际上在电磁兼容设计中,接地是最难的技术。
面对一个系统,没有一个人能够提出一个绝对正确的接地方案,多少会遗留一些问题。
造成这种情况的原因是接地没有一个很系统的理论或模型,人们在考虑接地时只能依靠他过去的经验或从书上看到的经验。
但接地是一个十分复杂的问题,在其它场合很好的方案在这里不一定最好。
关于接地设计在很大程度上依赖设计师的直觉,也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
因此,我们将不断地为大家有关接地方面的文章,使大家循序渐进地形成对接地的直觉。
1接地的方法接地的方法很多,具体使用那一种方法取决于系统的结构和功能。
“接地”的概念首次应用在电话的设计开发中。
从1881年初开始采用单根电缆为信号通道,大地为公共回路。
这就是第一个接地问题。
但是用大地作为信号回路会导致地回路中的过量噪声和大气干扰。
为了解决这个问题,增加了信号回路线。
现在存在的许多接地方法都是来源于过去成功的经验,这些方法包括:1) 单点接地:如图1所示,单点接地是为许多在一起的电路提供公共电位参考点的方法,这样信号就可以在不同的电路之间传输。
若没有公共参考点,就会出现错误信号传输。
单点接地要求每个电路只接地一次,并且接在同一点。
该点常常一地球为参考。
由于只存在一个参考点,因此可以相信没有地回路存在,因而也就没有干扰问题。
2) 多点接地:如图2所示,从图中可以看出,设备内电路都以机壳为参考点,而各个设备的机壳又都以地为参考点。
这种接地结构能够提供较低的接地阻抗,这是因为多点接地时,每条地线可以很短;并且多根导线并联能够降低接地导体的总电感。
在高频电路中必须使用多点接地,并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/20。
3) 混合接地:混合接地既包含了单点接地的特性,又包含了多点接地的特性。
例如,系统内的电源需要单点接地,而射频信号又要求多点接地,这时就可以采用图3所示的混合接地。
电路设计中各种“地”——各种GND 设计电源地,信号地,还有大地,这三种地有什么区别?电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的,一般来说电源地流过的电流较大,而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径,一般来说信号地流过的电流很小,其实两者都是GND,之所以分开来说,是想让大家明白在布PCB 板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径,然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径,如果共用的话,有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差(可以解释为:导线是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流过的电流较大时,也会在此导线上产生电位差,这也叫共阻抗干扰),使信号地的真实电位高于0V,如果信号地的电位较大时,有可能会使信号本来是高电平的,但却误判为低电平。
当然电源地本来就很不干净,这样做也避免由于干扰使信号误判。
所以将两者地在布线时稍微注意一下,就可以。
一般来说即使在一起也不会产生大的问题,因为数字电路的门限较高。
各种“地”——各种“GND”GND,指的是电线接地端的简写。
代表地线或0 线。
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。
设备的信号接地,可能是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
有单点接地,多点接地,浮地和混合接地。
单点接地是指整个电路系统中只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。
在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。
通常频率小于1MHz 的电路,采用一点接地。
多点接地是指电子设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上(即设备的金属底板)。
配电网中性点接地方式1 引言三相交流电网中性点与大地间电气连接的方式,称为电网中性点接地方式。
电力系统中性点接地方式是一个综合性的技术问题,它与系统的供电可靠性,人身安全,设备安全,绝缘水平,过电压保护,继电保护,通信干扰(电磁环境)及接地装置等问题有密切关系。
电力系统中性点接地方式是防止系统事故的一项重要应用技术,具有理论研究与实践密切结合的特点,因而是电力系统实现安全和经济运行的技术基础。
2 概念和术语1)“中性点不接地”和“中性点绝缘”我国常用中性点不接地这一术语,在有的国际场合称为“中心点绝缘”,后者容易使人误解为中性点零序阻抗是无限大。
而通常所讲的中性点不接地,实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容(绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻)接地的。
其零序阻抗多为一有限值,而且不一定是常数。
如在工频零序电压作用下,零序阻抗可能呈现较大的数值,而在3次或更高次谐波的零序电压作用下,零序容抗锐减,高次谐波电流骤增。
显然,中性点绝缘的概念对这一现象就解释不通了。
2)“中性点有效接地“和”中性点直接接地““中性点直接接地“这一术语对电力设备(如变压器)而言,含义是清晰的,它指该设备的中性点经过零阻抗接地。
但对整个电力系统其含义是不确切的,容易造成误解。
因为在高压电力系统,总有部分变压器的中性点不接地运行。
甚至在全接地的超高压电力系统中,仍然存在着有的变压器中性点经低电抗接地的情况。
IEEE32标准规定:当系统零序电抗与正序电抗之比不大于3,而且零序电阻对正序电抗之比不大于1是,该电力系统为中性点有效接地。
3)“中性谐振接地”和“中性经消弧线圈接地”4)“中性非有效接地”3 中性点接地方式的划分小电流接地方式的特点是其单相故障接地电弧能够自行熄灭。
电力系统的中心点接地方式根据上述原则,基本上可以划分为两大类:凡是需要断路器遮断单相接地故障者,属于大电流接地方式,凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者,属于小电流接地方式。
接地线是保障家用电器安全的重要措施之一,以下是一般家用电器接地线的步骤:
1. 确认电源插座是否具备接地条件:首先必须确认家中的电源插座是否具备接地功能,即插座上有三孔插槽,其中一个为接地孔。
只有具备接地功能的插座才能有效连接接地线。
2. 准备接地线:接地线一般为黄绿色的绝缘导线,通常被接地端子连接,可以使用标准的电工工具如螺丝刀等工具。
3. 连接接地线:家用电器通常在外壳或内部设有接地端子,接地线需要连接到这个端子上。
在家用电器设计的外壳上可能会标有一个附加的接地符号,通常是一个三角形。
将接地线与接地端子牢固连接。
4. 接地线连接到电源插座:在电源插座上也有对应的接地孔,将接地线的另一端连接到此孔内。
确保接地线与插孔牢固接触。
5. 验证接地连接:完成连接后,及时验证接地线是否连接正确,确保接地线牢固、良好接触,并能有效导通。
接地线的正确接入可以有效保护家用电器使用者的安全。
如果您并不了解具体操作步骤,建议咨询专业的电工或者电器维修人员,以确保安全可靠地接入接地线。
简单又牢固的接线方法引言在现代社会中,电子设备的使用已经离不开接线。
无论是家庭里的电器还是工业领域的设备,接线都是必不可少的一环。
正确的接线方法不仅能够保障电路的正常工作,还能预防电线老化、漏电等安全隐患。
因此,掌握简单又牢固的接线方法显得尤为重要。
本文将介绍一些常用的、简单又牢固的接线方法。
1. 工具准备在进行接线之前,我们需要准备一些必要的工具。
常用的接线工具包括:- 绝缘剥线钳:用于去除电线绝缘层,露出导体。
- 扁头螺丝刀:用于拧紧螺丝。
- 耐热胶带:用于绝缘裸露的导体。
- 各种电线接头:根据实际需要选购。
2. 基本接线方法2.1 电线剥皮首先,使用绝缘剥线钳将电线绝缘层剥开,露出导体。
剥皮时要注意不要割伤到导体,同时确保剥去的绝缘层长度适合接线。
2.2 电线连接接下来,我们将介绍几种常用的电线连接方式。
2.2.1 络线连接这是一种简单且常见的连接方式。
将剥去绝缘层的导体进行交织,并利用扁头螺丝刀旋紧。
为了保证电线连接的牢固,可以在连接处加一层耐热胶带以增加绝缘性能。
2.2.2 焊接连接焊接连接是一种牢固可靠的接线方法,适用于高电流、高频率或者需要长时间使用的场合。
先将导体清洁干净,然后利用焊锡将两个导体连接在一起。
焊接完毕后,可以用耐热胶带进行绝缘保护。
2.2.3 接线端子连接接线端子是一种方便快捷的接线工具,适用于大批量接线的场景。
将剥去绝缘层的导体插入接线端子的孔中,然后用螺丝刀旋紧端子上的螺丝,以确保导体与端子之间的良好接触。
同样,可以使用耐热胶带进行绝缘保护。
2.3 接地线的连接在电气设备中,接地线的接线方法尤为重要。
接地线能够将设备的电流安全地导入地下,避免电器的漏电引发触电。
接地线的连接一般采用焊接或者用螺丝固定在金属接地件上。
3. 接线注意事项在进行接线时,还需要注意以下几点:- 确保电源断开。
在进行接线之前,务必将电器的电源关闭,并拔掉插头,以免引发触电事故。
- 根据导线的规格选择正确的接线端子或者接线头。
接地方法接地是电路设计中最基础的内容,但又是几乎没人说得清的,几乎每次的培训和交流都会有人问到“老师,有没有一种通用的接地方法可以参考啊?”如果想知道这个问题的答案,请继续耐着性子读下去。
我先给出一个斩钉截铁的答案:“没有”。
那咋办呢,我们总不能像中国的厨师一样,教徒弟炒菜时,用到的配料都是“少许”“颜色微黄”“微焦”等感觉性词语吧,当然不是。
为了更好的明了接地的技巧方法,下文中将不再讲究任何的文字技巧,而是一针见血的道出接地问题的本质来。
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。
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。
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。
一下讲解地的注意事项分成几个独立的观点分别介绍,每一条的内容虽然简单,建议一定反复读上N遍,象面对一杯好茶,让心跳在60bpm以下的状态,细细的品,感觉其中的美感和内涵。
然后才可能从简单的词语中悟出深刻的道理来。
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。
前文书中讲过,“接地的目的决定了接地方式”,目的即指其实现的功能。
基本上所有的接地都可以归结到这四类里面来。
每个接地前都要先明确该接地属于哪一种。
接地追求的目标是地阻抗低、地稳定、地均衡地阻抗低很好理解,用粗的线缆即可,但有一个问题一定不能忽视,比如我通过一个大电感接地了,如果地线上跑的地电流的波动频率是0.00000001Hz,这个大电感的感性效应表现得就很不明显,等同于直接接地了,但如果波动电流是1,000,000Hz的话,感抗=j ω L=j 2 π f L,就显得很大了,这种情况下,相当于高频接地很差。
各种电路接地方法:数字地、模拟地、信号地等关于接地:数字地、模拟地、信号地、交流地、直流地、屏蔽地、浮地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1~10MHz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来,这种方法简单,但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。
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。
Q1:为什么要接地?Answer:接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施,目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地,从而起到保护建筑物的作用。
同时,接地也是保护人身安全的一种有效手段,当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和设备外壳碰触时,设备的外壳就会有危险电压产生,由此生成的故障电流就会流经PE线到大地,从而起到保护作用。
随着电子通信和其它数字领域的发展,在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。
比如在通信系统中,大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。
而且随着电子设备的复杂化,信号频率越来越高,因此,在接地设计中,信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注,否则,接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。
最近,高速信号的信号回流技术中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定义Answer:在现代接地概念中、对于线路工程师来说,该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说,它常常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安全地线或接到大地的意思。
一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。
注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常见的接地符号Answer:PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND -工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地GND在电路里常被定为电压参考基点。
从电气意义上说,GND分为电源地和信号地。
PG是 Power Ground(电源地)的缩写。
另一个是 Signal Ground (信号地)。
实际上它们可能是连在一起的(不一定是混在一起哦!)。
两个名称,主要是便于对电路进行分析。
进一步说,还有因电路形式不同而必须区分的两种“地”:数字地,模拟地。
数字地和模拟地都有信号地、电源地两种情况。
数字地和模拟地之间,某些电路可以直接连接,有些电路要用电抗器连接,有些电路不可连接。
Q4:合适的接地方式Answer:接地有多种方式,有单点接地,多点接地以及混合类型的接地。
而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。
一般来说,单点接地用于简单电路,不同功能模块之间接地区分,以及低频(f<1MHz)电子线路。
当设计高频(f>10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。
Q5:信号回流和跨分割的介绍Answer:对于一个电子信号来说,它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。
第一,根据公式可以知道,辐射强度是和回路面积成正比的,就是说回流需要走的路径越长,形成的环越大,它对外辐射的干扰也越大,所以,PCB布板的时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。
第二,对于一个高速信号来说,提供有好的信号回流可以保证它的信号质量,这是因为PCB 上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的,如果高速线附近有连续的地平面,这样这条线的阻抗就能保持连续,如果有段线附近没有了地参考,这样阻抗就会发生变化,不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。
所以,布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三,为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割,这也是因为信号跨越了不同电源层后,它的回流途径就会很长了,容易受到干扰。
当然,不是严格要求不能跨越电源分割,对于低速的信号是可以的,因为产生的干扰相比信号可以不予关心。
对于高速信号就要认真检查,尽量不要跨越,可以通过调整电源部分的走线。
(这是针对多层板多个电源供应情况说的)Q6:为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开?Answer:模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号变化速度快,从而在数字地上引起的噪声就会很大,而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。
如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。
一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细的走线连在一起,或者单点接在一起。
总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。
当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。
Q7:单板上的信号如何接地?Answer:对于一般器件来说,就近接地是最好的,采用了拥有完整地平面的多层板设计后,对于一般信号的接地就非常容易了,基本原则是保证走线的连续性,减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面,等等。
Q8:单板的接口器件如何接地?Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,比如串口连接器,网口RJ45连接器等等,如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作,例如网口互连有误码,丢包等,并且会成为对外的电磁干扰源,把板内的噪声向外发送。
一般来说会单独分割出一块独立的接口地,与信号地的连接采用细的走线连接,可以串上0欧姆或者小阻值的电阻。
细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。
同样的,对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。
Q9:带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地?Answer:屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上,这是因为信号地上有各种的噪声,如果屏蔽层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰,所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。
当然前提是接口地也要非常的干净混合电路里面做标示用的,VCC表示模拟信号电源,GND表示模拟信号地,VDD表示数字信号电源,VSS表示数字电源地。
VCC主要表示Bipolar电路的电源,C表示Collector集电极,电源一般接在NPN的集电极(或PNP的发射极),集成电路刚出现时只有NPN管,后来才有集成进去的PNP管。
VDD/VSS一般表示MOS电路的电源和“地”,D/S分别表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。
一、解释 VCC:C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压;VDD:D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;VSS:S=series 表示公共连接的意思,通常指电路公共接地端电压。
二、说明1、对于数字电路来说,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd),VSS 是接地点。
2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚,说明这种器件自身带有电压转换功能。
3、在场效应管(或COMS器件)中,VDD为漏极,VSS为源极,VDD和VSS指的是元件引脚,而不表示供电电压。
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);声控载波(Voice Controlled Carrier)VSS:地或电源负极VEE:负电压供电;场效应管的源极(S)VPP:编程/擦除电压。
详解:在电子电路中,VCC是电路的供电电压, VDD是芯片的工作电压:VCC:C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压, D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压,在普通的电子电路中,一般Vcc>Vdd !VSS:S=series 表示公共连接的意思,也就是负极。
有些IC 同时有VCC和VDD,这种器件带有电压转换功能。
在“场效应”即COMS元件中,VDD乃CMOS的漏极引脚,VSS乃CMOS的源极引脚,这是元件引脚符号,它没有“VCC”的名称,你的问题包含3个符号,VCC / VDD /VSS,这显然是电路符号几种接地符号第1个我用做电源正或数字电路VCC,不用作地. 第2个我用作数字地或数字模拟公共地.第3个用作模拟地.第4个当然是机箱外壳或外壳接大地了。