Jak używać połączenia w gwiazdę do uziemiania układów analogowo-cyfrowych

Zachariah Peterson
|  Utworzono: August 24, 2017  |  Zaktualizowano: December 16, 2020
Jak używać połączenia w gwiazdę do uziemiania układów analogowo-cyfrowych

Odkryłem, że najtrudniejsze w randkowaniu jest dla mnie poznawanie nowych ludzi. Jako inżynier spędzam w końcu dużą część życia przy komputerze, a nie wśród ludzi. To między innymi dlatego uważam, że strony internetowe i aplikacje do randkowania to świetny pomysł. Gdyby nie one, moje możliwości nawiązywania kontaktów byłyby o wiele mniejsze. Budowanie więzi z drugą osobą może być trudne, ale jeszcze trudniejsze jest łączenie analogowych i cyfrowych płaszczyzn masy. Cyfrowe układy scalone powodują zakłócenia, co może być przyczyną interferencji w czułych obwodach analogowych. Muszą one więc być umieszczone oddzielnie, ale jedne i drugie trzeba i tak połączyć z tą samą masą. Połączenie płaszczyzn na chybił trafił powoduje więcej problemów, niż rozwiązuje. Właśnie dlatego potrzebujemy uziemienia w układzie gwiazdy. Taki sposób uziemienia pozwala połączyć ze sobą różne masy w pewnych układach analogowo-cyfrowych.

Problem masy w układach analogowo-cyfrowych

Podobnie jak randkowanie, uziemianie analogowo-cyfrowych obwodów drukowanych to skomplikowana sprawa z wieloma problemami i rozwiązaniami. Jak wiadomo, sygnały analogowe i cyfrowe muszą być od siebie oddzielone, aby zapobiec interferencji elektromagnetycznej, lecz jednocześnie muszą mieć też wspólne połączenie z masą. Niepoprawne uziemienie może powodować powstanie dużych pętli zwarcia doziemnego, które będą emitować zakłócenia do wewnątrz i na zewnątrz Twojego układu.

Najwięcej problemów w układach analogowo-cyfrowych sprawiają elementy cyfrowe. Cyfrowe moduły przełączające mogą powodować dużo zakłóceń, które nie byłyby problemem w układach całkowicie cyfrowych. Jednak gdy układ zawiera też obwody analogowe, ich wrażliwe sygnały mogą być zakłócane przez interferencje elektromagnetyczne z komponentów cyfrowych. Dlatego właśnie zazwyczaj te układy powinny być oddzielone od siebie.

Jednak rozdzielanie układów analogowych i cyfrowych tworzy kolejny problem, a mianowicie masę pływającą. Aby moduły analogowe i cyfrowe działały poprawnie, muszą być one połączone z tą samą masą. Połączenie analogowej płaszczyzny masy z cyfrową w przypadkowych miejscach może prowadzić do powstania pętli zwarcia doziemnego. Duże pętle zwarcia będą zachowywały się jak anteny i emitowały zaburzenia (interferencje elektromagnetyczne) do innych części płytki, a być może nawet poza obudowę urządzenia. Uziemienie w gwiazdę łączników analogowych i cyfrowych pozwala na połączenie układów analogowych i cyfrowych w jednym punkcie. Zmniejsza to ryzyko wystąpienia pętli zwarcia i interferencji elektromagnetycznej.

アスタリスク アイコン

Wszystkie połączenia z masą powinny prowadzić do takiego uziemienia w gwiazdę.

Uziemienie w gwiazdę

Wielu próbowało opisać, czym jest miłość, lecz ich wysiłki były daremne. Ja nie będę się na to porywał i omówię tu tylko połączenia z masą w układzie gwiazdy. Uziemienie w gwiazdę to pojedynczy punkt łączący analogowe i cyfrowe płaszczyzny masy w celu wyeliminowania zjawiska pętli zwarcia doziemnego. Nie musi ono dosłownie mieć kształtu gwiazdy, chodzi bowiem o to, żeby każde połączenie było doprowadzone do jednego centralnego punktu.

Jeżeli chcesz umawiać się w tym samym czasie z dwiema dziewczynami (czego nie polecam), powinieneś zadbać o to, aby były one zawsze daleko od siebie. Tak samo układy analogowe i cyfrowe powinny być od siebie maksymalnie oddalone. Ich szyny zasilania powinny być poprowadzone oddzielnie i spotykać się wyłącznie w punkcie połączenia w gwiazdę. Dzięki temu obszary występowania pętli zwarcia będą możliwie najmniejsze, a sygnały analogowe i cyfrowe nie będą się mieszać i wzajemnie zakłócać w płaszczyznach masy.

Kiedy stosować uziemienie w gwiazdę

Wiem z doświadczenia, że nie wystarczy wiedzieć, co trzeba zrobić – trzeba wiedzieć też, kiedy to zrobić. Wiadomo, że pary często trzymają się za ręce, ale przekonałem się, że łapanie dziewczyny za rękę tuż po kichnięciu nie jest dobrym pomysłem. Podobnie w niektórych sytuacjach połączenie w gwiazdę z masą jest właściwym rozwiązaniem, a w innych już nie.

Jeżeli masz pojedynczą płytkę PCB z jednym układem analogowo-cyfrowym, to jest to idealna sytuacja, aby użyć uziemienia w gwiazdę. W takim układzie punktem centralnym gwiazdy może być punkt połączenia z masą przetwornika analogowo-cyfrowego. Następnie należy podłączyć analogową i cyfrową płaszczyznę masy w tym samym punkcie, po obu stronach przetwornika. To sprawi, że zakłócenia w Twoim układzie analogowo-cyfrowym będą znacznie mniejsze i znacznie uprości uziemienie.

Jak pisałem wcześniej, sytuacja się komplikuje, kiedy chcesz utrzymywać więcej niż jeden związek naraz. Gdy projektujesz układ o wielu kartach lub używasz więcej niż jednego przetwornika, połączenie z masą w gwiazdę może się nie sprawdzić. Problem pojawia się wtedy, gdy jest więcej niż jeden punkt połączenia w gwiazdę. Może to doprowadzić do powstania wielu pętli zwarcia. Połączenie z masą w gwiazdę polega na tym, że wszystko jest połączone w jednym punkcie. Jeżeli nie jest możliwe uzyskanie pojedynczego punktu połączenia, nawet nie próbuj.

電子回路

Dbaj o to, aby Twoje układy były dobrze uziemione.

W przeciwieństwie do ludzi, sygnały analogowe i cyfrowe powinny być jak najdalej od siebie. Nieodpowiednie uziemienie układu analogowo-cyfrowego może być przyczyną wielu zaburzeń. Połączenie z masą w gwiazdę może zmniejszyć interferencję elektromagnetyczną płytki drukowanej i sprawić, że wszystko będzie działało tak, jak powinno. Uważaj jednak, aby używać tego rozwiązania tylko w układach z jednym przetwornikiem. Niezmiernie trudno jest zaprojektować bardziej skomplikowane układy elektroniczne z pojedynczym połączeniem w gwiazdę.

Randki internetowe znacznie upraszczają życie prywatne. Tymczasem życie zawodowe staje się łatwiejsze dzięki CircuitStudio®. Aplikacja ta posiada szeroki wachlarz zaawansowanych funkcji, które pomogą Ci zaprojektować płytkę drukowaną z minimalną interferencją elektromagnetyczną.

Masz więcej pytań na temat uziemienia w gwiazdę? Porozmawiaj z ekspertem z firmy Altium.

About Author

About Author

Zachariah Peterson ma bogate doświadczenie techniczne w środowisku akademickim i przemysłowym. Obecnie prowadzi badania, projekty oraz usługi marketingowe dla firm z branży elektronicznej. Przed rozpoczęciem pracy w przemyśle PCB wykładał na Portland State University i prowadził badania nad teorią laserów losowych, materiałami i stabilnością. Jego doświadczenie w badaniach naukowych obejmuje tematy związane z laserami nanocząsteczkowymi, elektroniczne i optoelektroniczne urządzenia półprzewodnikowe, czujniki środowiskowe i stochastykę. Jego prace zostały opublikowane w kilkunastu recenzowanych czasopismach i materiałach konferencyjnych. Napisał ponad 2000 artykułów technicznych na temat projektowania PCB dla wielu firm. Jest członkiem IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society oraz Printed Circuit Engineering Association (PCEA). Wcześniej był członkiem z prawem głosu w Technicznym Komitecie Doradczym INCITS Quantum Computing pracującym nad technicznymi standardami elektroniki kwantowej, a obecnie jest członkiem grupy roboczej IEEE P3186 zajmującej się interfejsem reprezentującym sygnały fotoniczne przy użyciu symulatorów obwodów klasy SPICE.

Powiązane zasoby

Powiązana dokumentacja techniczna

Powrót do strony głównej
Thank you, you are now subscribed to updates.