解讀接地層、電源層對(duì)模擬電路、數(shù)字電路的重要性！

在這篇文章中，小編將解讀為什么接地層和電源層對(duì)模擬電路、數(shù)字電路至關(guān)重要。如果你對(duì)本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、模擬電路和數(shù)字電路

模擬電路是指用來對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸、變換、處理、放大、測(cè)量和顯示等工作的電路。模擬信號(hào)是指連續(xù)變化的電信號(hào)。模擬電路是電子電路的基礎(chǔ)，它主要包括放大電路、信號(hào)運(yùn)算和處理電路、振蕩電路、調(diào)制和解調(diào)電路及電源等。

數(shù)字電路或數(shù)字集成電路是由許多的邏輯門組成的復(fù)雜電路。與模擬電路相比，它主要進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的處理(即信號(hào)以0與1兩個(gè)狀態(tài)表示)，因此抗干擾能力較強(qiáng)。數(shù)字集成電路有各種門電路、觸發(fā)器以及由它們構(gòu)成的各種組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)一般由控制部件和運(yùn)算部件組成，在時(shí)脈的驅(qū)動(dòng)下，控制部件控制運(yùn)算部件完成所要執(zhí)行的動(dòng)作。通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，數(shù)字電路可以和模擬電路互相連接。

二、解讀接地層和電源層對(duì)數(shù)字電路、模擬電路的作用

低阻抗、大面積接地層對(duì)于模擬電路和數(shù)字電路都是至關(guān)重要的。接地層不僅為了給高頻電流(高速數(shù)字邏輯產(chǎn)生的)一個(gè)低阻抗返回路徑，而且最大限度地減少EMI / RFI輻射。由于接地層的屏蔽作用，電路對(duì)外部EMI / RFI的敏感性也降低了。 接地層還允許使用需要可控阻抗的傳輸線技術(shù)(微帶或帶狀線)來傳輸高速數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)。 由于“母線(buss wire)”在大多數(shù)邏輯轉(zhuǎn)換等效頻率下具有阻抗，將其用作“地”完全不能接受。例如，#22標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線具有約20 nH/英寸的電感。由邏輯信號(hào)產(chǎn)生的壓擺率為10mA/ns的瞬態(tài)電流，在此頻率下流經(jīng)1英寸該導(dǎo)線將形成200 mV的無用壓降：

對(duì)于具有2 V峰峰值范圍的信號(hào)，此壓降會(huì)轉(zhuǎn)化為約10%的誤差(大約3.5位精度)。即使在全數(shù)字電路中，這個(gè)誤差會(huì)導(dǎo)致邏輯電路噪聲裕量的顯著下降。

圖1顯示了數(shù)字返回電流干擾模擬返回電流(頂部圖)的典型示例。接地路徑的導(dǎo)線電感和電阻由模擬和數(shù)字電路共享，這會(huì)造成相互影響，最終產(chǎn)生誤差。一個(gè)可能的解決方案是讓數(shù)字電路電流返回路徑直接流向GND REF，如底圖所示。這是“星型接地”或者叫單點(diǎn)接地的基本原理。在包含多個(gè)高頻返回路徑的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)真正的單點(diǎn)接地是很困難的，因?yàn)閱为?dú)的電流返回路徑導(dǎo)線的物理長(zhǎng)度會(huì)引入寄生電阻和電感，這不符合高頻電流的低阻抗接地原則。實(shí)際操作中，電流回路必須由大面積接地層組成，以便實(shí)現(xiàn)高頻電流下的低阻抗接地。如果無低阻抗接地層，則幾乎不可能避免上述共享阻抗，特別是在高頻下。

所有集成電路接地引腳應(yīng)直接連接到低阻抗接地層，從而將串聯(lián)電感和電阻降至最低(意思是不要用什么IC座之類的東東)。對(duì)于高速器件，不推薦使用傳統(tǒng)IC插槽。即使是“小尺寸”插槽，額外電感和電容也可能引入無用的共享路徑，從而破壞器件性能。如果插槽必須配合DIP封裝使用，例如在制作原型時(shí)，個(gè)別“引腳插槽”或“籠式插座”是可以接受的。以上引腳插槽提供封蓋和無封蓋兩種版本(AMP產(chǎn)品型號(hào)5-330808-3和5-330808-6)。由于使用彈簧金屬觸點(diǎn)，確保了IC引腳具有良好的電氣和機(jī)械連接。不過，反復(fù)插拔可能降低其性能。

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