在PCB上怎样设计“数字地和模拟地”.doc

在PCB上怎样设计“数字地和模拟地”？ 来源于：/thread-294768-1-1.html方法一：按电路功能分割接地面分割是指利用物理上的分割来减少不同类型线之间的耦合，尤其是通过电源线和地线的耦合。按电路功能分割地线例如图所示，利用分割技术将4个不同类型电路的接地面分割开来，在接地面用非金属的沟来隔离四个接地面。每个电路的电源输入都采用LC滤波器，以减少不同电路电源面间的耦合。对于各电路的LC滤波器的L和C来说，为了给每个电路提供不同的滤波特性，最好采用不同数值。高速数字电路由于其具有高的瞬时功率，高速数字电路放在电源入口处。接口电路考虑静电释放（ESD）和暂态抑制的器件或电路等因素，位于电源的末端。在一块印刷电路板上，按电路功能接地布局的设计例如图所示，当模拟的、数字的、有噪声的电路等不同类型的电路在同一块印刷电路板上时，每一个电路都必须以最适合该电路类型的方式接地。然后再将不同的地电路连接在一起。二采用局部接地面振荡器电路、时钟电路、数字电路、模拟电路等可以被安装在一个单独的局部接地面上。这个局部接地面设置在PCB的顶层，它通过多个通孔与PCB的内部接地层（0V参考面）直接连接，一个设计例如图5.7.20所示。 将振荡器和时钟电路安装在一个局部接地面上，可以提供一个镜像层，捕获振荡器内部和相关电路产生的共模RF电流，这样就可以减少RF辐射。当使用局部接地面时，注意不要穿过这个层来布线，否则会破坏镜像层的功能。如果一条走线穿过局部化接地层，就会存在小的接地环路或不连续性电位。这些小的接地环路在射频时会引起一些问题。 如果某器件应用不同的数字接地或不同的模拟接地，该器件可以布置在不同的局部接地面，通过绝缘的槽实现器件分区。进入各部件的电源电压使用铁氧体、磁珠和电容器进行滤波。一个设计例如图5.7.21和图5.7.22所示。三：PCB采用“无噪声”的I/O地与“有噪声”的数字地分割设计为了使用电缆去耦或屏蔽技术来抑制共模噪声，在PCB设计时，需要考虑为电缆的去耦（将电流分流到地）和屏蔽提供没有受到数字逻辑电路噪声污染的“无噪声”或者“干净”的地。 如图所示，在PCB设计布局时，将所有的I/O线都布放在PCB上的某一个区域，并为这个区域提供专门分割出来的低电感的I/O地，并将I/O地单点连接到数字逻辑电路的地，使数字逻辑地电流不能够流到“无噪声”的I/O地。时钟电路和时钟信号线应当远离I/O接口区域。四：PCB分割的两个问题：隔离和互连PCB分割需要解决两个问题：一个是隔离，另一个是互连。PCB上的隔离可以通过使用“壕”来实现，如图所示，即在PCB所有层上形成没有敷铜的空白区，“壕”的最小宽度为50 mil。“壕”将整个PCB按其功能不同分割成一个个的“小岛”。很显然，“壕”将镜像层分割，形成每个区域独立的电源和地，这就可以防止RF能量通过电源分配系统从一个区域进入另一个区域。 “隔离”不是目的。作为一个系统，各功能区是需要相互连接的。分割是为了更好地安排布局和布线，以实现更好的互连。因此，必须为那些需要连接到各个子功能区域的线路提供通道。通常采用的互连的方法有两种：一种是使用独立的变压器、光隔离器或者共模数据线跨过“壕”，如图10.1.26（a）所示；另一种就是在“壕”搭“桥”，只有那些有“过桥通行证”的信号才能进（信号电流）和出（返回电流），如图10.1.26（b）所示。 设计一个最优化的分割布局是困难的，还可以采用金属屏蔽等方法将所产生的、不期望的RF能量进行屏蔽，从而控制辐射并增强PCB的抗干扰能力。五：采用“统一地平面”形式在ADC或者DAC电路中，需要将ADC或者DAC的模拟地和数字地引脚连接在一起时，一般的建议是：将AGND和DGND引脚以最短的引线连接到同一个低阻抗的地平面上。如果一个数字系统使用一个ADC，如图10.1.29所示，可以将“地平面”分割开，在ADC芯片的下面把模拟地和数字地部分连接在一起。但是要求，必须保证两个地之间的连接桥宽度与IC等宽，并且任何信号线都不能跨越分割间隙。如果一个数字系统中有多个ADC，如果在每一个ADC的下面都将模拟地和数字地连接在一起，则会产生多点相连，模拟地和数字地的“地平面”分割也就没有意义。对于这种情况，可以使用一个“统一的地平面”。如图10.1.30所示，将统一的地平面分为模拟部分和数字部分。这样的布局、布线既满足对模拟地和数字地引脚低阻抗连接的要求，同时又不会形成环路天线或偶极天线所产生的EMC问题。 最好的方法是开始设计时就用统一地。如图10.1.30所示，将统一的地分为模拟部分和数字部分。这样的布局、布线既满足对模拟地和数字地引脚低阻抗连接的要求，同时又不会形成环路天线或偶极天线所产生的EMC问题。因为大多数A/D转换器晶片内部没有将模拟地和数字地连接在一起，必须由外部引脚实现模拟地和数字地的连接，任何与DGND连接的外部阻抗都会由寄生电容将更多的数位噪声耦合到IC内部的模拟电路上。而使用一个“统一的地平面”，需要将A/D转换器的AGND和DGND引脚都连接到模拟地上，但这种方法会产生如数字信号去耦电容的接地端应该接到数字地还是模拟地的问题。（3）采用数字电源和模拟电源分割的电源面 在数模混合的系统中，通常采用独立的数字电源和模拟电源分别供电。在混合信