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模拟地与数字地(转)--好玩

已有 1001 次阅读| 2011-3-24 22:31 |个人分类:转帖

其实本质是对的，就是数字地，模拟地都是地，并不是他们俩头上长角，十分的怪异，要明白为什么要分开，先听我说一个故事

我们公司所在的商务楼共有3楼，2楼是搞模拟的，3楼是做数字的，整幢楼只有一部电梯，平时人少的时候还好办，上2楼，上3楼互不影像，但每天早上上下班的时候就不得了了，人多得很，搞数字的要上3楼，总是被2楼的模拟影响，2楼模拟的人要下楼，总是要等电梯上了3楼，再下来，互相影响很是麻烦，
商务楼的物业为解决这个问题，提出了2个方案，
第1个（笑死人了）
电梯扩大，可以装更多的人，
电梯大了是好，但公司会招人，人又多了，再换电梯，再招人...永远死循环，有一个办法到挺好，大家索性不要电梯，直接往下跳，不管2楼的，3楼的，肯定解决问题，但肯定会出问题（第1个被枪毙掉了）

第2个
装2部电梯，一部专门上2楼，另一部专门上3楼
Wonderful!太机智了，这样2层楼面的工作人员就互不影响了。

End

明白了否？

数字地，模拟地互相会影响不是因为一个叫数字，一个叫模拟，而是他们用了同一部电梯--地，而这部电梯所用的井道就是我们在PCB上布得地线。
模拟回路的电流走这条线，数字回路的电流也走这条线，本来无可厚非，线布着就是用来导通电流的，可问题处在这根线上有电阻！
而且最根本的问题是走这条线的电流要去2个不同的回路。
假设一下，有2股电流，数流，模流同时从地出发。有2个器件，数件，模件。
若2个回路不分开，数流，模流回走到数件的接地端前的时候，损耗的电压为v
v=（数流+模流）x走线电阻
相当于数字器件的接地端相对于地端升高了v

数字器件不满意了，我承认会升高少许电压，数流的那部分我认了，但模流的为什么要加在我头上？
同理模拟器件也会同样抱怨

2个解决方案
第1个：你布的PCB线没有阻抗，自然不会引起干扰，就像2、3楼直接往下跳，那是井道最宽的时候，也就是可以装一个无限大的电梯，自然谁都不影响谁，但谁都知道，this is mission impossible

第2个：2条回路分开走，数流，模流分开，既数地、模地分开。

同理，有时虽在模拟回路中，但也要分大、小电流回路，就是避免相互干扰。
所谓的干扰就是：2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压，这2部分电压互相叠加而产生的。

简单来说，数字地是数字信号的对地，模拟地是模拟信号的对地。
由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。如果电路板中的
数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会
干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会
影响到数字电路的正常工作。

存在问题的根本原因是，谁也无法保证电路板上铜箔的电阻为零，
在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的
共地电阻降到最小。

★数字地和模拟地处理的基本原则如下：

1模拟地和数字地之间链接

（1）模拟地和数字地间串接电感一般取值多大？

一般用几uH到数十uH。

（2）用0欧电阻是最佳选择 (1)可保证直流电位相等、(2)单点接地(限制噪声)、(3)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过)。
磁珠相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。
电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效。串联的话就显得不伦不类。
电感特性不稳定，离散分布参数不好控制，体积大。电感也是陷波，LC谐振(分布电容)，对噪点有特效。
总之，关键是模拟地和数字地要一点接地。
建议，不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。

2 磁珠

采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。

主要参数:
标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆 .一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。

额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.

3 电感与磁珠的区别:

有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠;

电感是储能元件,而磁珠是能量转换（消耗）器件;

电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰.两者都可用于处理EMC、EMI问题;

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠.

磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。
作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了
磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。
铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可（我用的都是象普通电阻模样的，导线已穿过并胶合，也有表面贴装的形式，但很少见到卖的）。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。
有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加组件阻抗（穿过磁珠次数的平方），不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多，而用多串联几个磁珠的办法会好些。
铁氧体是磁性材料，会因通过电流过大而产生磁饱和，导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠，还要注意其散热措施。
铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。
铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。
以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例，其型号各字段含义依次为：
HH 是其一个系列，主要用于电源滤波，用于信号线是HB系列；
1 表示一个组件封装了一个磁珠，若为4则是并排封装四个的；
H 表示组成物质，H、C、M为中频应用（50－200MHz），
T低频应用（50MHz），S高频应用（200MHz）；
3216 封装尺寸，长3.2mm，宽1.6mm，即1206封装；
500 阻抗（一般为100MHz时），50 ohm。
其产品参数主要有三项：
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流电阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
额定电流Rated Current (mA): 2500.

电感和磁珠的什么联系与区别

电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件

电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。

磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。

★地的连接一般用电感，电源的连接也用电感，而对信号线则采用磁珠？
但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊？而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了……

先必需明白EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。

对于扳子的IO部分，是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离，比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面？

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。

在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大

磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）
取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率

为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢？？都是欧姆！！

磁珠就是阻高频嘛，对直流电阻低，对高频电阻高，不就好理解了吗，
比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻

因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。

在很多产品中，交换机的两个地用电容连接起来，为什么不用电感？你说的两个地，其中一个是不是机壳的？
我估计（以下全部估计，有错请指点）
如果用磁珠或者直接相连的话，人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地，这样交换机工作就不正常了。但如果它们之间断开，那么遭受雷击或者其他高压的时候，两个地之间的电火花引起起火…… 加电容则避免这种情况。交换机的地，是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样，他附加了一个消除谐波的通路！我自己认为！请指正！铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的导磁率，他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用，因为在低频时他们主要程电感特性，使得线上的损耗很小。在高频情况下，他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上，铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由他的电阻特性决定的。线圈，磁珠有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈，少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。

请教：对于骅讯的USB声卡方案中，在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠，不知是否有人清楚，但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了，请问这样可以吗？

那里的磁珠是起什么作用哟？作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。

★数字地和模拟地处理的基本原则如下：

1）、若为低频模拟电路，加粗和缩短地线；单点接地，可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路，地线的电感效应较严重，单点接地会导致实际地线加长，故应多点接地和单点接地相结合。

2）、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下：应尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；大面积（满）接地，即除传输信号及电源的印制线以外，其余部分全覆铜作为地线，但不要留有死的无用大面积铜箔。

3）、地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路面积不可过大，以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路，则应避免地线环路。

4）、数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D转换电路，则只在尽量靠近该器件处单点接地。

3）、地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路面积不可过大，以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路，则应避免地线环路。

4）、数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D转换电路，则只在尽量靠近该器件处单点接地。

模拟地与数字地（转）

模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。
对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择，主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。
而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。
另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声，方法是：尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；满接地，即除传输信号的印制线以外，其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。
地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路所包围面积不可过大，以免仪器处于强磁场中时，产生感应电流。但如果只是低频电路，则应避免地线环路。数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D，则只在此处单点共地。

低频中没有多大影响，但建议模拟和数字一点接地。高频时，可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。

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；2、用电容连接；3、用电感连接；4、用0欧姆电阻连接。

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。
　　电容隔直通交，造成浮地。
　　电感体积大，杂散参数多，不稳定。
　　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