詳解模擬地與信號地的區(qū)別

很多人分不清模擬地與信號地的區(qū)別，有時候也就不區(qū)分數(shù)字地與模擬地，但這樣就使得電路質量下降，影響了電路的性能：

模擬電路涉及弱小信號，但是數(shù)字電路門限電平較高，對電源的要求就比模擬電路低些。既有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中，數(shù)字電路產生的噪聲會影響模擬電路，使模擬電路的小信號指標變差，克服的辦法是分開模擬地和數(shù)字地。

對于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線之外，電路各部分采用一點接地是抑制地線干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線公共阻抗而導致的部件之間的互相干擾。

而對于高頻電路和數(shù)字電路，由于這時地線的電感效應影響會更大，一點接地會導致實際地線加長而帶來不利影響，這時應采取分開接地和一點接地相結合的方式。

另外對于高頻電路還要考慮如何抑制高頻輻射噪聲，方法是：盡量加粗地線，以降低噪聲對地阻抗;滿接地，即除傳輸信號的印制線以外，其他部分全作為地線。不要有無用的大面積銅箔。

地線應構成環(huán)路，以防止產生高頻輻射噪聲，但環(huán)路所包圍面積不可過大，以免儀器處于強磁場中時，產生感應電流。但如果只是低頻電路，則應避免地線環(huán)路。數(shù)字電源和模擬電源最好隔離，地線分開布置，如果有A/D，則只在此處單點共地。

低頻中沒有多大影響，但建議模擬和數(shù)字一點接地。高頻時，可通過磁珠把模擬和數(shù)字地一點共地。

如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會導致互相干擾。不短接又不妥，理由如上有四種方法解決此問題∶1、用磁珠連接;2、用電容連接;3、用電感連接;4、用0歐姆電阻連接。

磁珠的等效電路相當于帶阻限波器，只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用，使用時需要預先估計噪點頻率，以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預知的情況，磁珠不合。

電容隔直通交，造成浮地。

電感體積大，雜散參數(shù)多，不穩(wěn)定。

0歐電阻相當于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗)，這點比磁珠強。

在具體的電路PCB設計中，必須了解電磁兼容(EMC)的兩個基本原則：第一個原則是盡可能減小電流環(huán)路的面積;第二個原則是系統(tǒng)只采用一個參考面。相反，如果系統(tǒng)存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比);而如果信號不能通過盡可能小的環(huán)路返回，就可能形成一個大的環(huán)狀天線(注：小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設計中要盡可能避免這兩種情況。

復雜混合信號PCB設計是一個復雜的過程，設計過程要注意以下幾點：

1. 將PCB分區(qū)為獨立的模擬部分和數(shù)字部分。

2.合適的元器件布局。

3.A/D轉換器跨分區(qū)放置。

4.不要對地進行分割。在電路板的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設統(tǒng)一地。

5.在電路板的所有層中，數(shù)字信號只能在電路板的數(shù)字部分布線。

6.在電路板的所有層中，模擬信號只能在電路板的模擬部分布線。

7.實現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割。

8.布線不能跨越分割電源面之間的間隙。

9.必須跨越分割電源之間間隙的信號線要位于緊鄰大面積地的布線層上。

10.分析返回地電流實際流過的路徑和方式。

11.采用正確的布線規(guī)則。

擴展閱讀：TTL和帶緩沖的TTL信號基礎知識