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单点接地

单点接地
这是一个线性稳压,GND_A,供音频处理芯片,以及音频功放使用。

解疑:
1、像这样后面有大功率功放的音频电源接地,要怎样处理?用宽铜箔连接?用大磁珠连接?用0ohm电阻连接?
2、那个“单点接地”应该话在什么地方?稳压前?还是稳压后面?
解疑:
稳压前后的两个电解电容负极最好靠近连接,铜箔尽量宽,后面负载的一点接地应该选在输出电解电容的负极。

稳压前后两个电解负极靠近,且铜箔要宽,这个同意.
“一点接地放在输出电容的负极”对此有所疑问,但这个是线性稳压电源,不会对负载端产生干扰,而且单点接地(相当于串联了电阻),瞬间负载很大时,会使负载上的电压波动很大。

一般稳压电源的稳压输出标准电压输出点就是在输出滤波电容两级上面,负载一点对电源本身没什么影响,只是为了负载尽量较少干扰,负载分多路,某些路有大电流通过,这会使这一路的一段接地线上产生压降,如果其它路(对弱信号比较敏感)和这一路公用一路地线,那么地线上由于大电流产生的压降就会窜入另外一路,这样就引入干扰了。

白沙:
单点接地问题的提出首先是因为覆铜板的铜箔不是理想导体,在实际工作中会呈现等效的电阻和电感(还有电容),而这些分布参数在小电流、缓慢变换的情况下_体现不明显,但随着电流的增大和信号频率的提高会变得影响越来越大,其中一种影响就是参考点--“地”在不同位置呈现不同的电位,这会影响信号处理的效果。

为了解决这个问题,提出了“单点接地”,其目的在于使得各个电流路径相互分离,避免其他电流路径流过的电流在导线上形成压降而干扰本电流回路的参考点。

因此,单点接地的接地点,应该选择的是使各个功能区域的电流互相不重叠,且使最大电流回路路径最短的点。

由于覆铜板的等效电阻和等效电感和线路宽度呈反比关系,因此在布线时应采用尽量宽的线条。

有些电路设计者习惯使用大面积的铺地代替规划良好的地回路走线,这是不可取的,这可能在大电流存在的情况下使电路的参考点非常不稳定(在高速应用中采用的多层板的地平面是另外的概念)。

因此即便最后你打算大面积铺地也至少应当在铺地前把主要的电流回路规划好。

然后是磁珠、0欧电阻的问题,这些物件都增加了实际的等效电阻和电感,不适用于这种场合。

最后是实践的问题,建议在电脑前看着你画好的电路,用思维模拟其中电源电流的走向,以检查电源尤其是地回路的设计是否合适,如果你发现在一段回路上,负责功率输出和负责信号处理的电流在同一段铜箔上同时流动,那么就应该把这段铜箔分成两份。

磁珠最主要的特性是对于高频信号会呈现很高的阻抗而对直流、低频则基本没有影响,这就决定了磁珠的应用场合---对高频干扰进行滤除。

最常见的用法是在ADC/DAC的模拟电源到其他的数字部分电源之间,用以滤除数字部分高速变换的电流对模拟部分的影响,另一个用法是用于电源、信号的输入部分滤除外界的干扰。

亲身经过的例子:97年的时候开发数字式电能表,需要通过快瞬变脉冲群的干扰试验,第一次去做时没有经验,上去几下就把单片机打死了,后来采取了若干措施,其中很得力的一项是对所有的引入线加了额外的磁珠,第二次顺利地通过试验。

一般在画原理图的时候,如果需要单点接地都会把地上串一个0R的电阻,在LAYOUT的时候比较省心,只要把电阻的位置放好就行了。

白沙说的太精彩了,单点接地对模拟电路是非常有必要的。

不过我也有点补充,单点接地就像爆炸式的从一点往四周放射状连接,实际应用中完全实现一点接地比较麻烦,就是是占用板面积过大,那么实际布线要再深层考虑,
1.比如电流非常微弱的几路信号地是可以共享一路地线的(这就要详细分析各路接地的具体电流了)。

2.另外有些大电流负载对干扰不明显的可以共享一路地线(比如8路继电器驱动,虽然都是大电流,可是地线的一点电平变化根本不影响它们工作),总之数字部分低速的大电流部分对接地都不敏感的。

3.各自独立的模块可以不必都一点接地,比如我电路中有3路独立的AD采集和前级小信号调理系统,那么就可以把这3路分开接地,各自在模块里面接地,模块自己独立考虑接地,最后3个模块都要由同一个数字部分来处理AD的信号,这时三路的三个接地点再统一汇接到单片机那里。

4.地线固然是越宽越好,不过要想在不影响性能时尽量减小板子的面积,就要根据实际情况确定地线宽度,比如说电流非常微弱的接地线可以很窄的,因为它没什么电流,即使地线电阻大也基本不影响效果的,铜的电阻率是0.0175 Ω · mm2/m,根据线宽和铜厚(一般通用PCB都是35um)就很容易计算出接地线的电阻了,然后再根据估算的电流计算出这段地线的实际压降,最后分析这段压降对这路有多大影响。

电阻计算就是:R=(线长/(35uM×线宽))×0.0175
磁珠的电流一般不超过1a,一边都是抑制rf干扰的,这儿是音频范围内,没有必要。

零欧姆的电阻同样会有最大电流的问题。

最好的方式是用铜箔连接。

其实什么“单点接地”和“多点接地”都是浮云。

最核心的是仔细观察数字回流路径和模拟路径,使他们不要产生公共回流路径。

功率器件的路径和小信号的回流路径也不能重合。

这个是最根本的方法,也是能应对一切情况的方法。

至于“在稳压芯片的前面”还是“稳压芯片的后面”这个本身的提法就有问题。

这里有集中情况:
1.如果是稳压芯片是dcdc,那自然是在稳压芯片的后面最好,在前面的话dcdc的开关电流会给模拟部分很大的共模噪声电压。

2.如果是线性稳压片,前面后面都一个样,前后的差异是稳压器的静态电流形成的长线效应,一般情况肯定可以忽略。

3.如果稳压之前的电源还有其他用处,最好在系统电源入口处建立参考点。

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