为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开?
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(A)为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开?
Answer: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。
(B)为什么要将人和猪分开,如何分开?
Answer:人和猪都要在地面上生活,因为猪的文明进化过程比较慢,从而会把地面上弄得很脏,而人是需要一个干净的地面生活的。如果人和猪混在一起生活,猪产生的脏东西就会影响到人。一般来说,人生活的地面和猪生活的地面要分开处理(盖猪圈),但是人和猪之间又需要有联系(喂猪),所以通常就用栅栏连在一起,或者通过一道门连在一起。总的思想是尽量阻隔猪圈里的脏东西窜到人生活的地面上。当然这也不是非常严格的要求人和猪必须分开,如果人附近的猪还是很干净的话(宠物猪)可以住在一起。
以后谁要是还不明白为什么模拟地和数字地要分开,就让他到猪圈里去生活体验一下。
一个电路可以有多个地
↑一个整体电路可以划分成无数个单元电路,每一个小电路都可以有一个参考点,也就是说可以有很多个地
像上图所示,三个单元电路的回路都是流经R1,为了便于观察单元电路,给它们设定了参考地2
而参考地1是电流检测电路的参考地,因为电流输入信号是基于参考地1的
2——什么是数字地和模拟地?
如果你理解了上面的内容,那数字地和模拟地就好理解了
数字地就是数字电路的参考点,模拟地就是模拟电路的参考点
区分数字地和模拟地,主要是防止模拟信号干扰数字信号,因为一般数字信号的输入阻抗都较大,对信号敏感,较容易受到干扰,影响数字电路的正常工作
数字地和模拟地是可以有电气连接的,也可以是没有电气连接的
有电气连接的数字地和模拟地
没有电气连接的数字地和模拟地如果两个参考地是没有电气连接的,那么它们之间的信号也是没有电气连接的
↑没有电气连接,它们的参考地是隔离的,所以信号不能直接传输,需要使用变压器或者光耦来传输信号
3——经常听到的数字地和模拟地隔离是实际是怎么隔离的?
从前面的内容我们知道数字地和模拟地有两种连接方法,一种是有电气连接,一种是没有电气连接
对于没电气连接的地隔离好理解,但对于有电气连接的要怎么隔离,这就是一个问题了
其实地隔离,并非真正意义上的完全没有电气连接,而是对电流回路进行隔离,也就是对信号回路隔离
这种隔离主要表现在PCB布线上面
主要方法是在输入滤波储能电容处,通过分割地平面来隔离
地隔离↑从图中可以看到,数字部分和模拟部分的地通过不同的走线回到输入滤波储能电容
这只是最基本的隔离方法,更好的隔离是先通过一个0Ω电阻或磁珠,再流回公共点
0欧电阻相对于导线是一条很窄的电流通路,使环路电流不会突增,对干扰有一定的降低
0Ω电阻隔离
磁珠就是一个只绕了一匝的电感,掌握了电感知识的同学都知道电感是隔交通直的,所以可以对干扰信号进行隔离
PE,PGND,FG-保护地或机壳;
BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;
GND-工作地;
DGND-数字地;
AGND-模拟地;
LGND-防雷保护地GND在电路里常被定为电压参考基点。
从电气意义上说,GND分为电源地和信号地。PG是PowerGround(电源地)的缩写。另一个是SignalGround(信号地)。实际上它们可能是连在一起的(不一定是混在一起哦!)。两个名称,主要是便于对电路进行分析。
进一步说,还有因电路形式不同而必须区分的两种“地”:数字地,模拟地。
(1)数字地:也叫逻辑地,是各种开关量(数字量)信号的零电位。
(2)模拟地:是各种模拟量信号的零电位。
如何分析电路是属于数字部分呢还是模拟部分?这个问题常常是我们在具体画PCB时得考虑的。 一般的模拟信号,那不用说了,一看就知道的了,当然是模拟地,还有工作电源、基准电源(Vref)的参考地也是模拟地,那么其余信号的参考地如:数据、地址、控制等数字逻辑地都是数字地,还有一些芯片上的地要注意一下,有些查datasheet 的时候他写着DGND的是数字地,AGND的是模拟地。
一些比较难以判断的,我们在判断一个元件是属于模拟的,还是数字的关键是看与它相关的主要芯片是数字的还是模拟的。比如:电源它可能给模拟电路供电,那它就是模拟部分的,如果它是给单片机或是数据类芯片供电,那它就是数字的。当它们是同一个电源时就需要用一个桥的方法把一个电源从另一个部分引过来。最典形的就是D/A了,它应该是一个一半是数字,一半是模拟的芯片。如果能把数字输入处理好后,剩下的就可以画到模拟部分去了。
方法二:可以从原理图上看,总电源电压供电,从数字器件出来连接的地,是数字地,比如单片机及外围电路;到模拟器件后,和模拟器件连接的地,是模拟地,将二者PCB中分开。