Q1:PCB設(shè)計電路為什么要接地?
Answer:接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施,目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地,從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時,接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段,當(dāng)某種原因引起的相線(如電線絕緣不良,線路老化等)和設(shè)備外殼碰觸時,設(shè)備的外殼就會有危險 電壓產(chǎn)生,由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地,從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展,在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中,大量設(shè)備之間信號的互連要求各設(shè)備都要有一個基準(zhǔn)‘地’作為信號的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化,信號頻率越來越高,因此,在接地設(shè)計中,信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注,否則,接地不當(dāng)就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近,高速信號的信號回流技術(shù) 中也引入了“地”的概念。
Q2:接地的定義
Answer:在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說,該術(shù)語的含義通常是‘線路電壓的參考點’;對于系統(tǒng)設(shè)計師來說,它常常是機(jī)柜或機(jī)架;對電氣工程師來說,它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3:常見的接地符號
Answer:
PE,PGND,FG-保護(hù)地或機(jī)殼;
BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;
GND-工作地;
DGND-數(shù)字地;
AGND-模擬地;
LGND-防雷保護(hù)地。
GND在電路里常被定為電壓參考基點。從電氣意義上說,GND分為電源地和信號地。PG是Power Ground(電源地)的縮寫。另一個是 Signal Ground(信號地)。實際上它們可能是連在一起的(不一定是混在一起哦!)。兩個名稱,主要是便于對電路進(jìn)行分析。進(jìn)一步說,還有因電路形式不同而必須區(qū)分的兩種“地”:數(shù)字地,模擬地.數(shù)字地和模擬地都有信號地、電源地兩種情況。數(shù)字地和模擬地之間,某些電路可以直接連接,有些電路要用電抗器連接,有些電路不可連接。
Q4:合適的接地方式
Answer:接地有多種方式,有單點接地,多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為串聯(lián)單點接地和并聯(lián)單點接地。一般來說,單點接地用于簡單電路,不同功能模塊之間接地區(qū)分,以及低頻(f<1MHz)電子線路。當(dāng)設(shè)計高頻(f>10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平面層)。
Q5:信號回流和跨分割的介紹
Answer:對于一個電子信號來說,它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑,所以如何處理這個信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
第一,根據(jù)公式可以知道,輻射強(qiáng)度是和回路面積成正比的,就是說回流需要走的路徑越長,形成的環(huán)越大,它對外輻射的干擾也越大,所以,PCB布板的時候要 盡可能減小電源回路和信號回路面積。
第二,對于一個高速信號來說,提供有好的信號回流可以保證它的信號質(zhì)量,這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為參考來計算的,如果高速線附近有連續(xù)的地平面,這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù),如果有段線附近沒有了地參考,這樣阻抗就會發(fā)生變化,不連續(xù)的阻抗從而會影響到信號的完整性。所以,PCB設(shè)計布線的時候要把高速線分配到靠近地平面的層,或者高速線旁邊并行走一兩條地線,起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三,為什么說PCB設(shè)計布線的時候盡量不要跨電源分割,這也是因為信號跨越了不同電源層后,它的回流途徑就會很長了,容易受到干擾。當(dāng)然,不是嚴(yán)格要求不能跨越電源分割,對于低速的信號是可以的,因為產(chǎn)生的干擾相比信號可以不予關(guān)心。對于高速信號就要認(rèn)真檢查,盡量不要跨越,可以通過調(diào)整電源部分的走線。(這是針對多層板多個電源供應(yīng)情況說的)
Q6:為什么要將模擬地和數(shù)字地分開,如何分開?
Answer:模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地,因為數(shù)字信號變化速度快,從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大,而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起,噪聲就會影響到模擬信號。一般來說,模擬地和數(shù)字地要分開處理,然后通過細(xì)的走線連在一起,或者單點接在一起。總的思想是盡量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開,如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
Q7:單板上的信號如何接地?
Answer:對于一般器件來說,就近接地是最好的,采用了擁有完整地平面的多層板設(shè)計后,對于一般信號的接地就非常容易了,基本原則是保證走線的連續(xù)性,減少過孔數(shù)量;靠近地平面或者電源平面,等等。
Q8:單板的接口器件如何接地?
Answer:有些單板會有對外的輸入輸出接口,比如串口連接器,網(wǎng)口RJ45連接器等等,如果對它們的接地設(shè)計得不好也會影響到正常工作,例如網(wǎng)口互連有誤碼,丟包等,并且會成為對外的電磁干擾源,把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨(dú)分割出一塊獨(dú)立的接口地,與信號地的連接采用細(xì)的走線連接,可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的,對接口地和接口電源的濾波也要認(rèn)真考慮。
Q9:帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
Answer:屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上,這是因為信號地上有各種的噪聲,如果屏蔽層接到了信號地上,噪聲電壓會驅(qū)動共模電流沿屏蔽層向外干擾,所以設(shè)計不好的電纜線一般都是電磁干擾的最大噪聲輸出源。
當(dāng)然前提是接口地也要非常的干凈混合電路里面做標(biāo)示用的,VCC表示模擬信號電源,GND表示模擬信號地,VDD表示數(shù)字信號電源,VSS表示數(shù)字電源地 。
VCC主要表示Bipolar電路的電源,C表示Collector集電極,電源一般接在NPN的集電極(或PNP的發(fā)射極),集成電路剛出現(xiàn)時只有NPN管,后來才有集成進(jìn)去的PNP管。VDD/VSS一般表示MOS電路的電源和“地”,D/S分別表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。
一、解釋
VCC:C=circuit 表示電路的意思, 即接入電路的電壓;
VDD:D=device表示器件的意思, 即器件內(nèi)部的工作電壓;
VSS:S=series表示公共連接的意思,通常指電路公共接地端電壓。
二、說明
1、對于數(shù)字電路來說,VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓(通常Vcc>Vdd),VSS是接地點。
2、有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳,說明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。
3、在場效應(yīng)管(或COMS器件)中,VDD為漏極,VSS為源極,VDD和VSS指的是元件引腳,而不表示供電電壓。
VDD:電源電壓(單極器件);電源電壓(4000系列數(shù)字電 路);漏極電壓(場效應(yīng)管)
VCC:電源電壓(雙極器件);電源電壓(74系列數(shù)字電路);聲控載波(Voice ControlledCarrier)
VSS:地或電源負(fù)極
VEE:負(fù)電壓供電;場效應(yīng)管的源極(S)
VPP:編程/擦除電壓。
詳解:在電子電路中,VCC是電路的供電電壓, VDD是芯片的工作電壓:
VCC:C=circuit表示電路的意思, 即接入電路的電壓, D=device 表示器件的意思, 即器件內(nèi)部的工作電壓,在普通的電子電路中,一般VCC>VDD!
VSS:S=series表示公共連接的意思,也就是負(fù)極。
有些IC同時有VCC和VDD,這種器件帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。 在“場效應(yīng)”即COMS元件中,VDD乃CMOS的漏極引腳,VSS乃CMOS的源極引腳,這是元件引腳符號,它沒有“VCC”的名稱,你的問題包含3個符號,VCC / VDD /VSS,這顯然是電路符號。
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