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1、(A)为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开? Aser：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。一个单片机系统，频率1M,有数字部分，又有模拟部分,为抑制干扰，请问是采取多点接地还是单点接地？最佳答案模拟电路涉及弱小信号，但是数
2、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
3、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/，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；、用电感连接；、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
4、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，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗），这点比磁珠强在PC板布线中，整个C板中的布线完成得都很好，但如果电源、地线的布置考虑不周到而引起干扰，使产品的性能下降,严重时会降低产品的成功率。要把电源线和地线处理好，将电源线和地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。一、电源线和地线的布线规则如下: 1）芯片的电源引脚和地线引脚之间应进行去耦。去耦电容采用0。01uF的片式电容，应贴近芯片安装，使去耦电容
5、的回路面积尽可能减小。. ）尽量加宽电源线、地线宽度，最好是地线比电源线宽.它们的关系是:地线电源线信号线，通常信号线宽为：020m,最经细宽度可达0。05。7mm，电源线为1.22.mm. )对于两层板来说,最好这样规划：表层走多条电源信号,另一层走多条地信号，让电源和地信号像“井”字形排列,基本上不走环线。 ）一般都是就近接地，但要区分模拟和数字地：模拟器件就接模拟地,数字器件就接数字地；大信号地和小信号地也分开来。 ）数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用,模拟电路的地不能这样使用。 )用大面积铜层作地线,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用，或是做
6、成多层板,电源和地线各占用一层。 )应避免梳状地线，这种结构使信号回流环路很大，会增加辐射和敏感度，并且芯片之间的公共阻抗也可能造成电路的误操作. ）选用贴片式芯片时，尽量选用电源引脚与地引脚靠得较近的芯片，可以进一步减小去耦电容的供电回路面积，有利于实现电磁兼容.板上装有多个芯片时，地线上会出现较大的电位差,应把地线设计成封闭环路，提高电路的噪声容限.）同时具有模拟和数字功能的电路板，模拟地和数字地通常是分离的，只在电源处连接避免相互干扰.不要把数字电源与模拟电源重叠放置，否则就会产生耦合电容，破坏分离度。最好的接法是，模拟和数字的电源都分开接，地线也不要接一起.能避免干扰。如果电源是一路就
7、加一个好了电容选100微法在并接上0。1微法的小电容（无极性)，如果电源是二路，那就加二个。 0）电源线尽可能靠近地线以减小供电环路面积,差模辐射小，有助于减小电路交扰。不同电源的供电环路不要相互重叠.二、规则的检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查如下几个方面。 ）线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求. 2）电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)，在PB中是否还有能让地线加宽的地方。 3)对于关健的信号线是否
8、采取了最佳措施，如长度最短,加保护线，输入线及输出线被明显地分开. 4）模拟电路和数字电路部分是否有各自独立的地线. 5）后加在PCB中的图形（如图标、注标)是否会造成信号短路。 6）对一些理想的线形进行修改。 )在CB上是否加有工艺线，阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上等. 8）多层板中的电源地层的外框是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路. 9）IC去偶电容的布局是否尽量靠近I的电源管脚，电源和地之间形成的回路是否最短. 1)在印制版上是否增加必要的去藕电容，滤除电源上的干扰信号,使电源信号稳定 随着电子技术的飞速发展，电子产品越来越来越趋向高
9、速、宽带、高灵敏度、高密集度和小型化，这种趋势导致了CB电路板设计中电磁兼容(EMC）问题的严重化。特别是电源和地线的电磁干扰（EMI）问题,成为目前PC电磁兼容设计中急待解决的技术难题和系统工程. 1、电源和接地在电磁兼容中的影响电磁兼容性是指设备或者是系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力.电磁兼容包括干扰源、耦合通路和敏感体三要素.随着数字时代电子产品的发展，特别是高速PB设计中,数字电路PC使电子产品的电磁辐射加重，同时，信号线之间的串扰问题和电容耦合也大大增加。这种干扰主要是由于电源电网噪声的污染以及地线存在阻抗不匹配造成的,包括来自变压器的电
10、源噪声、电源总线电压瞬变造成的电磁辐射、接地系统偏离零电位过大造成的干扰电压、传输线路始端和终端的地线噪声等。因此，在数字电子设备的抗dddd干扰对策上，电源噪声和接地阻抗成为电磁干扰主要的研究对象，合理进行电源和地线的设计和布局成为解决EMC问题的关键途径。、电源和接地在电磁兼容中的干扰分析2.1电源干扰分析 由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声可以通过电源电路干扰电子线路.在PCB电路板设计中,由电源造成的电磁兼容问题主要是电源噪声，主要表现在下面三个方面： (1）众多的电子产品大量应用数字器件、模拟器件及数字模拟混合器件，如DS芯片、CPU、动态RAM、/A 变换器和其他数字
11、逻辑器件等它们工作时会引起电路板内电源电压和地电平波动,导致信号波形产生尖峰过冲或衰减震荡,造成C电路的噪声容限下降，从而引起误动作。 （2)大部分电子电路的供电系统是采用交流变压整流滤波稳压得到。因此变压器的耦合成为电源噪声传播的主要途径.变压器的初次级线圈存在分布电容，通常达几百F,对高频噪声有很低的阻抗，电网高频尖峰脉冲能够穿越变压器而产生电源噪声。 （3)由于输电线存在电阻，当电源过压、欠压、断电等故障均能产生噪声干扰。这些干扰常常是缓慢变化，称为电源的慢变化干扰.2。2 地线干扰分析 地线不仅作为电位基准点的等电位点,还可以作为信号的低阻抗回路。它的电位并不是恒定的,地线上最常见的干
12、扰就是地环路电流导致的地环路干扰.（）地线电磁干扰地线的实质是信号回流源的低阻抗路径.由于地线的阻抗不为零，引起地线各点电位差的形成。从而造成电路的误动作，形成地线干扰。而地线阻抗主要是由导线的电感引起的,频率越高，阻抗越大,这也是造成电磁干扰的主要因素。因此，减少这些干扰重点在于尽可能减小地线的阻抗。对于数字电路尤为重要.（2)地环路干扰 由于地线阻抗的存在，当大电流流过地线时，会产生很大地电位差。如图，两大功率电器由于电路的不平衡性每根导线电流不同，形成差模电压。构成环路干扰。这种干扰主要是由电缆与地线构成的环路电流产生的.称为地环路干扰.（3)公共阻抗干扰 当多个电路共用一段地线时,由于
13、地线阻抗的影响，一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的限制，同时，一个电路的信号也会耦合进入另一个电路。形成公共阻抗干扰.如图所示.由于电磁干扰主要是由电源线和地线的阻抗和分布电感引起的，按照Er=IR和L=L(I/dt）,电流的变化率越快.分布电感产生的感应电压就越大。在高速PB电路板设计中,由于时钟频率很高。而且电流的变化很快,所以“dI/dt”很大，电磁干扰问题就更加明显和突出。3、电磁兼容设计处理。1 电源线的电磁兼容设计处理 ()根据印制板CB 电流的大小，尽量加大电源线宽度。减少环路电阻，同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致。有助于增强抗噪声能力。 （2）尽量选用贴片元
14、件，缩短引脚长度，减少去耦电容供电回路面积，减少元件分布电感的影响,有利于实现电磁兼容。 （）在电源变压器前端加装电源滤波器,抑制共模噪声和串模噪声,隔离外部和内部脉冲噪声的干扰。 （4）印制电路板的供电线路应加上滤波器和去耦电容。在板的电源引入端加上较大容量的电解电容作低频滤波再并联一只容量较小的瓷片电容作高频滤波。 (5）不要把模拟电源和数字电源重叠放置避免产生耦合电容,造成相互干扰。 3。2 地线的电磁兼容设计处理 （)为了减少地环路干扰。必须想办法消除环路电流的形成，具体可以采用光隔离器、变压器、共模扼流圈切断地环路电流的形成或者采用平衡电路消除环路电流等。 （)为了消除公共阻抗的耦合
15、,可减小公共地线部分的阻抗，加粗地线或对地铺铜处理;另一方面可以通过适当的接地方式避免相互干扰,比如并联单点接地(图3）或串并联混合单点接地（图4）,彻底消除公共阻抗。 (3）数字地和模拟地要分开,并单独设置模拟地和数字地。低频电路为防止串扰，地线应尽量采用单点并联接地,高频电路宜采用多点串联接地,地线要短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积铺铜加以屏蔽. (4）对于多层扳,应专门设置地线层。 （）印制板导线的电感与长度和长度的对数成正比,与宽度的对数成反比，为减少地线的电感，应尽量减小导线的长度。4结束语 电源和地线的干扰问题是电磁兼容设计中必须慎重考虑并解决的关键一环。它与PCB电路板的性能有着密切的联系。但它只是电磁兼容设计中的一部分。在EMC 设计中，还要考虑反射噪声、串扰噪声、辐射发射噪声、退耦电容、元件布局和其他工艺技术问题等因素的影响和干扰.通常，采用以上的抗干扰措施,可大大地消除电源和地线的电磁干扰，但过多的采用抗干扰措施，也会产生新的干扰,导致系统成本的增加,系统可靠性下降。所以应根据设计条件和目标要求，合理采用抗C措施，设计出具备良好EC性能的PCB 电路板。文中如有不足，请您指教！ /
