模拟地和数字地的处理 磁珠和电感
数字地和模拟地处理的基本原则如下：
1模拟地和数字地之间链接
(1)模拟地和数字地间串接电感一般取值多大?一般用几uH到数十uH。
(2)用0欧电阻是最佳选择 (a)可保证直流电位相等、(b)单点接地(限制噪声)、(c)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径_模拟地和数字地通过磁珠)
磁珠相当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有抑制作用,如果不能预知噪点,如何选择型号,况且,噪点频率也不一定固定,故磁珠不是一个好的选择。
电容不通直流,会导致压差和静电积累,摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联,就是画蛇添足,因为磁珠通直,电容将失效。串联的话就显得不伦不类。
电感特性不稳定,离散分布参数不好控制,体积大。电感也是陷波,LC谐振(分布电容),对噪点有特效。
总之,关键是模拟地和数字地要一点接地。
建议,不同种类地之间用0欧电阻相连;电源引入高频器件时用磁珠;高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。
2 磁珠
电感和磁珠的什么联系与区别
电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件
电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策
磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。
磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过错50MHZ。
★地的连接一般用电感,电源的连接也用电感,而对信号线则采用磁珠?
但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊?而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了……
先必需明白EMI的两个途径,即:辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用电感。
对于板子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离,比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面?
电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。
在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大
磁珠的大小(确切的说应该是磁珠的特性曲线)
取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率
为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢??都是欧姆!!
磁珠就是阻高频嘛,对直流电阻低,对高频电阻高,不就好理解了吗,
比如1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻
因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准,比如2012B601,就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。
在很多产品中,交换机的两个地用电容连接起来,为什么不用电感? 你说的两个地,其中一个是不是机壳的?
我估计(以下全部估计,有错请指点)
如果用磁珠或者直接相连的话, 人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地,这样交换机工作就不正常了。
但如果它们之间断开,那么遭受雷击或者其他高压的时候,两个地之间的电火花引起起火……
加电容则避免这种情况。
对于加电容的解释我也觉得很勉强呵呵, 请高手指教!
交换机的地,是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样,他附加了一个消除谐波的通路!我自己认为!请指正!
铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相当高,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。
线圈,磁珠
有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝(导线直通磁环)的线圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。
请教:对于骅讯的USB声卡方案中,在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠,不知是否有人清楚,但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了,请问这样可以吗?
那里的磁珠是起什么作用哟?
作为电源滤波,可以使用电感
磁珠的电路符号就是电感
但是型号上可以看出使用的是磁珠
在电路功能上,磁珠和电感是原理相同的,只是频率特性不同罢了
★数字地和模拟地处理的基本原则如下:
1)、若为低频模拟电路,加粗和缩短地线;单点接地,可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路,地线的电感效应较严重,单点接地会导致实际地线加长,故应多点接地和单点接地相结合。
2)、高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下:应尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;大面积(满)接地,即除传输信号及电源的印制线以外,其余部分全覆铜作为地线,但不要留有死的无用大面积铜箔。
3)、地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路面积不可过大,以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路,则应避免地线环路。
4)、数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D转换电路,则只在尽量靠近该器件处单点接地。
问题:数字地和模地低之间应该想一些办法进行隔离噪声,我搜到的方法有接0电阻,电感,电容和磁珠,不知道哪种方法比较好,各是针对什么情况使用的?另外,我的电路有器件正好数字地和模拟地在一起,那该怎么办?谢谢各位高手指点!
回答:磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显着抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。 电容隔直通交,造成浮地(模拟地和数字地没有接在一起,存在压差,容易积累电荷,造成静电)。电感体积大,杂散参数多,不稳定。 0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。
本文由硬禾学堂创始人苏公雨首发于微信公众号电路设计技能。
相信很多人见过下面的这个东东：
还有这么个东东 ：
可是不知道里面究竟是什么东东？
好奇的人打开一看，其实就是导线绕了一圈装了个套？那么这个神奇的套又是个什么东东？
我们很多人在设计电路的时候都用下面这种方式进行电源滤波，L1 - 2.2uH的电感和C4、C5、C组成低通滤波，抑制高频噪声，这个很容易理解。
可看到很多电路里出现这么种器件，编号也很诡异 - 一般人只会解读出0603封装这么个信息，并没有标明究竟有多少电感量。
是不是很懵逼？
我第一次看到别人的参考设计的时候也是一头雾水，看了看板子上的器件，长得跟贴片的电阻、电容没有啥区别，但又不好意思咨询别人，觉得这玩意儿应该是很简单的一个东西，怎么自己不懂呢？是不是很多工程师朋友有类似的感觉？
后来才知道它的名字叫Ferrite Bead（简写FB，有时候编号也用FB1、FB2来标记），中文翻译为铁氧体磁珠，顾名思义 - 材料是用铁氧体做的，有磁性的珠子。
材料咱就不用说了，可，为什么叫珠子？哪里像个珠子？
直到看到下面的这个品种我才突然明白，原来是因为它的结构就像我们用线串起来的各种珠子。
其实呢仔细看完各种珠子的结构图，越发觉得各种长相的珠子其实结构都是一样的 - 名副其实。
那问题来了，这种导线穿肠过的珠子和我们熟知的电感（线圈）有什么相同点和不同点呢？
很多让人看得一头雾水的理论模型和分析在这里就不再赘述，只告诉大家一些简单的结论吧：
铁氧体磁珠的等效电路和频率响应曲线
可以简单地想象为FB和C构成的电源滤波电路：
- 在低频段等效为LC滤波电路
- 在高频段等效为RC滤波电路
在使用磁珠的时候要根据信号的频率和用途进行合理选型，如果你想用它来滤除噪声，噪声的频率范围要高于转折点的频率才有作用，这样可以使噪声频带的范围都处于磁珠的电阻性起主要作用的频带范围内，从而吸收噪声转化为热能；如果你用磁珠来进行信号的滤波，信号的频带范围要小于转折点的频率，在这个频率范围磁珠处于电感起作用的区间，能够减小信号的衰减。
磁珠的选择除了考虑上述的频率点以外，还要注意磁珠的额定电流和直流电阻。直流偏置电流大于额定电流的20％会导致磁珠饱和，电感显著下降，并降低磁珠的有效阻抗进而降低其EMI滤波能力，因此用在电源滤波时，要确保电流不会导致铁氧体材料饱和并产生显著的电感变化。高于额定电流值也可能会损坏器件，这个限制也会受到热量的极大影响，随着温度的升高，额定电流会迅速降低。在大多数情况下，制造商仅在100 MHz时指定磁珠的阻抗，并在零直流偏置电流下公布具有频率响应曲线的数据表。但是，当使用铁氧体磁珠进行电源滤波时，通过铁氧体磁珠的负载电流永远不会为零，当直流偏置电流从零增加时，所有这些参数都会发生显著变化。
（a）电感值随直流偏置电流的变化，（b）和（c）为两种不同的磁珠的阻抗-频率响应曲线
由于铁氧体磁珠是电感性的，如果与高Q的去耦电容一起使用将会导致电路中产生不必要的谐振，从而放大系统中的纹波和噪声。一个最简单的避免谐振的方法 - 在FB上串联一个很小的阻尼电阻（如下图）。
正是由于铁氧体磁珠的X+R的属性，它被广泛用于各种电源抑制噪声、产品降低EMI的应用中。
铁氧体磁珠在降低高速信号EMI和电源抑制噪声中的使用
模数混合的电路中通过磁珠获取干净的供电电压
最后我们再来说说磁珠和电感在使用上的共性与不同，先看共性：
- 都有频率特性曲线 - 磁珠是频率与阻抗的特性曲线；电感是频率与电感值的特性曲线以及频率与Q值的特性曲线；
- 这两个器件都是用来通直流的，也都有直流电阻，在使用中希望它们的直流电阻要尽可能小以降低在器件上的直流压降；
- 额定电流 - 它们工作的时候都有电流上限的，超过额定电流会影响其工作性能，并有可能对器件造成损害。
不同点：
- 对噪声的处理方式不同 - 电感和电容构成LC低通滤波电路，电容负责旁路高频噪声，电感只是负责“反射”高频噪声， 没有消除噪声的作用；磁珠和电容构成的电源滤波电路在低频的时候磁珠反射噪声，跟电感一样的功能，在高频的时候则表现为电阻特性，吸收高频噪声转换为热量，从根本上消除噪声；
- 自身导致的危害不同 - LC构成滤波电路时，二者都是储能元件，很容易产生自激振荡，给电路带来影响；磁珠是耗能器件，在高频应用中不太会自激，不会给电路带来噪声的影响，但在低频段有可能导致谐振；
- 滤波的频率范围不同 - 电感在不超过50MHz的低频段时有较好的滤波性能，频率再高滤波效果不好；而磁珠利用其高频时表现出来的电阻特性吸收高频噪声，滤波的频率范围要远大于电感；
- 直流压降不同 - 它们都有直流阻抗，但同等级别（封装）的滤波器件，磁珠的直流电阻要小于电感，磁珠造成的压降也小于同等级别的电感造成的压降。
