0欧电阻连接模拟地和数字地 ----- EMC两个具体问题:阻抗匹配,接地与屏蔽

from: https://www.zhihu.com/question/20450724
 

第一,0欧电阻并不是方便调试,我从来没在调电路的时候把模拟地和数字地的连接断开,这种不叫调试,这种叫故意烧板子。
第二,0欧电阻可以当导线使用,但是不能等效为导线。这点

时伟

说的很对,对于信号来讲,0欧电阻的阻抗不为零。
第三,地线要不要进行分割都行,这点完全正确,具体要不要分割,需要根据信号特性来决定。但是EMC并不是什么高深的理论,两条原则就可以概括。

有些人说分割地没有用,或者用处不明显,我只能说在你应用的领域分割地的用处不大,或者是分割的时候没有明白分割地的原则和实质,所以不分割比分割效果好。有空玩玩0.5uVpp 10MHz信号放大80dB增益的电路,分分钟教你做人,教你什么叫EMS和EMI,什么叫波形烂到示波器都识别不出信号。

以下为私货

EMC也就是电磁兼容,再设计电路时,一般EMC问题划分为两个具体问题:1.阻抗匹配 2.接地与屏蔽。
题主的问题是接地,今天就说说接地好了。

首先,什么叫接地?
接地——为电路或系统提供零电势参考平面,在系统和地之间建立低阻抗通路。

在电路中,需要回流的信号有两种,一种是信号,一种是干扰。要保证电路正常工作,则需要保证信号的干净,不被干扰所影响(接地与屏蔽),当然,也要不被自己所影响(阻抗匹配)。

明白这个电路基本点之后,现在说说一个信号回流的概念,下面先看两张图,图是在论坛里面找的,如有不当,通知我删除。

第一张是不同信号的回流路径对比,蓝色的是地平面,红色的是信号线,可以看到1kHz和100kHz是通过整个地平面进行回流,而1MHz的信号,回流则是在信号线下面。第二张和第三张就是放大图。

可以看到,随着信号频率的不同,信号的回流路径也发生了很大的变化。这里要说一个极其重要的概念,趋肤效应,说白了就是信号会自动选择低阻抗回路进行回流。
在频率较低的时候,整个地平面的环路阻抗不明显,所以信号会通过整个地平面进行回流,但是当信号频率逐渐升高的时候,地线阻抗效应就会体现出来,这时候,信号会自动选择信号线的边缘进行传播,选择紧邻信号线的地环路进行回流。



 

这也是为什么,音频电路不铺大面积地,并且单点接地;1MHz-10Mhz的电路需要单点接地,并尽量保证地平面的完整;而射频电路时常要把地线接成环形。

无论是信号还是干扰,都遵循从哪儿来,回哪儿去的道理,所以无论地线怎么处理,都会为在信号回流路径上,尽量提高干扰回流的阻抗,让干扰选择与信号回流路径截然不同的路径进行回流。

综上所述
题主所说的0欧电阻(其实实际中用0欧电阻只是小信号数模混合电路中,分割信号地使用,大多数情况需要分割地的时候用的是铁磁体),其作用在于提高噪声信号在信号回流路径上的阻抗。而且时常我们在低于10Mhz的数模混合电路中,不是把数字地和模拟地用0欧电阻隔开,而是选择把数字地和模拟地用0欧电阻或者铁磁体接到电源地上,因为这个时候,只有电源地算得上“干净地”,模拟地和数字地都是带噪声的地。

下面这张板子的图,总共有五块地,分别为信号地,模拟地,数字地,电源地和时钟地。题主可以试着找找看。

O(∩_∩)O~

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