关于模拟接地的问题。

只看该作者 · 2011-3-3 12:40

这是一个非常古老的问题了，很多工程师，甚至工作多年的工程师，都对这个问题感到很头疼，出了问题也束手无策，在谈及解决方案的时候。大家却有会异口同声地说：“单点接地啊！”
这是我们唯一的法宝，但是依旧不能解决很多问题。为什么要单点接地？他的基本原理是什么？适用背景是什么？有什么缺点？采用平面接地可以吗？为什么行，为什么不行？有更好的方法吗？对于混合IC又当如何？
希望各路大侠能现身，大家一起研讨一下，将这个问题弄清楚。让硬件工程师们不再疑惑。

3万 · 2011-3-3 13:06

这个问题相当复杂，不是一句话可以说清楚的。
但原理只有一个：实际导体电阻不是零，导线电感也不是零。电流流经电阻和电感必有压降。

只看该作者 · 2011-3-3 13:06

好吧，我还是洗洗睡了。。。。。

只看该作者 · 2011-3-3 13:12

2# maychang
不好意思maychang老师，刚没有看到你的回复。

本帖就是想将这些负载的情况说明白。。。呵呵

3万 · 2011-3-3 13:19

4楼：
这确实是个很大的题目。你这个帖，可能会讨论好几天。
电路千变万化，即使是同一电路，各元件布局和布线在不同的人手中也可能大不相同，所以无法一概而论，只能提供若干例子来说明。

只看该作者 · 2011-3-3 13:21

5# maychang
那我们就从一个个的例子开始？

3万 · 2011-3-3 13:33

6楼：
很好。
等一会儿我先画张图，说个最简单的。

只看该作者 · 2011-3-3 13:34

太好了，我也先检查下我的存货。

3万 · 2011-3-3 16:26

　　图(1)是一个简单的二级音频放大器。
图(1)

　　初看起来，电路中没有任何反馈，但实际上，导线总有电阻和电感，两条导线之间也总存在电容。如果该电原理图就是实际布线，把前级三极管偏置电阻和发射极之间的电阻画出来，就如图(2)那样。
图(2)

　　图(2)中可以看出，后级电流要流过该导线电阻，如图中箭头所示。既然电阻中有电流流过，就一定有压降。注意，该箭头并不表示直流，后级电流中的交流成份也一样通过此导线电阻产生压降。
　　该交流成份是与输入信号串联叠加的，因此该导线电阻造成一定量的反馈。经分析，这是正反馈。也就是说，该反馈若大到一定数值，将引起振荡。当然，这段导线的电阻很小，环路增益也很小，通常不会产生振荡。
　　但是，如果前级不是一支普通的三极管，而是一片运放，那么该段导线的电阻就有可能影响到整个电路的增益，甚至引起振荡。
　　如果将元件的联接改成如图(3)，前级的偏置电阻与三极管发射极联接到一起之后再接地，我们看到，这样接就不存在前述的反馈。
图(3)

　　如果将电源像图(4)那样联接，可以看出，现在后级电流不会流过这段导线电阻，所以也就不存在反馈。该段导线的电阻仅仅是使前级三极管偏置电阻增加了微不足道的一点点。
图(4)

　　可见接地问题相当复杂。图(2)不存在导线电阻引起的反馈，图(3)也不存在导线电阻引起的反馈，但两图所使用的方法并不相同。反过来说，有这样的可能：我们采取了某种方法来避免前级后级之间产生耦合，又采取了另一种方法来避免前后级之间的耦合，两种方法同时使用，却反而产生了耦合。

2万 · 2011-3-3 16:45

地线尽量按树状分布。主支线必须分类（不仅是粗细），大电流走干线，小电流走支线。其实，按树的“仿生学”理解应该不会差到哪里去。

至于，为何单点，其一是同层级别同点汇集，其二是不会有环路出现（树的特性）。有环路会有什么问题？问法拉第。

只看该作者 · 2011-3-3 16:55

老先生的确让人佩服啊！
我再来抛一个问题：如何保证所有参考点的低阻抗？

只看该作者 · 2011-3-3 17:02

补充一下图（3），图三还有一种可能的反馈路径。那就是电池和三极管部分也有电阻（超过1Mhz的时候电感分量可能更大。）

注意到这个电路是一个同相放大电路，当输入变低的时候，输出也变低，问题就来了：
输出变低，负载电流在引线上会产生一个压降，这个时候输入级的电压跟着变低，这时就形成了正反馈，会形成一个几十hz的低频振荡。

解决方法，也就是我们经常看到的，在多级放大电路的第一级的基极偏置电阻之前会加一个RC电路，这个电路很多人问过了。

3万 · 2011-3-3 17:02

11楼：
尽量用粗而短的线，极端情况用地平面。

只看该作者 · 2011-3-3 17:08

法拉第如果不懂问耶稣，法拉第是基督徒

2万 · 2011-3-3 17:08

这个贴好

只看该作者 · 2011-3-3 17:22

13# maychang

但是地平面上电流会扩散，或干扰其他信号，
有时反而起反作用。

1万 · 2011-3-3 18:09

一个古老的话题,最好与PCB布线实际联系起来讲解才生动并且实用. .:)

2万 · 2011-3-3 18:16

13# maychang

但是地平面上电流会扩散，或干扰其他信号，
有时反而起反作用。
bbsidking 发表于 2011-3-3 17:22

扩散不是件坏事。地层面积够大的话，电流密度会降得很低，压降基本可以忽略。由于面电流密度的大幅降低，由此而形成的磁场也会等比例降低，因此由磁场而导致的辐射问题也将减小。

只看该作者 · 2011-3-3 19:57

18# HWM

这个或许不那么简单呢。
是的，地平面上的噪声可能1mV甚至更少。
但是很多放大器的同相端都接到了GND。
这样对于一个放大1000倍的电路。
同相端跟参考端的一个1mV的噪声反应在输出端就成了一个1V的干扰。。。
当然这个有点夸张，但是原理应该是一样的。
不过电磁场和电磁波方面，HWM您是专家
这个还需要你来详细解释。

还有一个问题，如果模拟地和数字地通过一小块的铜皮连在一起（是直接连在一起，没有经过磁珠或者电感或者零欧姆电阻），而且数字线没有跨模拟平面，模拟线没有没有跨数字平面（电源线除外）。在这种情况下，数字部分的噪声会不会通过这个小的连接点衍射到模拟平面？