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行业资讯
分(fēn)离模拟和数字地平面的技巧和窍门
设计電(diàn)路板时必须将模拟接地层和数字接地层分(fēn)开,否则,您会冒各种電(diàn)流相互“搏斗”的风险。在本文(wén)中,我们将重点介绍什么是模拟接地层和数字接地层,以及為(wèi)什么将它们分(fēn)开如此重要。
什么是模拟和数字接地平面?
模拟和数字接地层用(yòng)作各自信号的返回路径
您可(kě)能(néng)会问自己:“等等,有(yǒu)不止一个地平面吗?” 如果您习惯在PCB上浇一个巨大的铜接地层,那么这个问题可(kě)能(néng)会让您感到惊讶。虽然接地平面是信号在较大表面上的返回路径,但可(kě)以将其分(fēn)类為(wèi)模拟或数字接地平面。
接地层通常放置在PCB的内层。模拟接地平面就是放置在模拟组件和走線(xiàn)下方的平面。同时,数字接地平面是指用(yòng)作数字信号返回路径的接地平面。原理(lǐ)图上的两个接地标记均不同。
模拟接地和数字接地符号
从技术上讲,模拟和数字接地层在测量时共享相同的0V電(diàn)位。但是,在两个平面中返回的信号类型不同,因此每个平面都有(yǒu)特定的标签。在混合信号设计中,您必须在PCB上同时使用(yòng)两种类型的接地层。
為(wèi)什么将模拟和数字地平面分(fēn)开很(hěn)重要
将模拟接地层和数字接地层分(fēn)开,以防止噪声干扰
数字信号,特别是高频信号,以其将噪声耦合到模拟和地線(xiàn)等其他(tā)信号的潜力而闻名。另一方面,模拟信号极易受到干扰。将它们放在一起,您可(kě)以看到这种关系的发展方向-不幸的是,就像暹罗斗鱼一样,分(fēn)离两种信号不足以防止噪声干扰。
无论走線(xiàn)上发生什么,在地平面上的行為(wèi)都将相似。所有(yǒu)信号都将需要返回路径。如果模拟和数字信号都有(yǒu)一个接地层,则存在很(hěn)大的风险,即通过接地回路将噪声从数字信号耦合到模拟信号。
尽管来自未分(fēn)离的地面的干扰不是一场生死战,但可(kě)能(néng)会发生一些“激动”。时钟信号可(kě)能(néng)会耦合到音频通道,您会在音频通道上获得周期性的“滴答(dá)声”。实际上,更糟糕的是,要精确指出导致干扰的接地平面上的确切位置非常困难。因此,减轻噪声干扰最明智的做法是在设计中将模拟和数字接地层分(fēn)开。
如何分(fēn)离模拟和数字接地层
通过单点连接使模拟和数字接地层分(fēn)开
模拟和数字接地平面的分(fēn)离可(kě)能(néng)很(hěn)棘手,因為(wèi)这并不是真正意义上的“分(fēn)离”。如果将飞机完全分(fēn)开,它们将不会具有(yǒu)相同的差分(fēn)電(diàn)位。但是,如果将两个平面连接到多(duō)个点,则会有(yǒu)接地环路,这些环路将成為(wèi)電(diàn)磁干扰的来源。那么,有(yǒu)什么解决方案呢(ne)?
“隔离”模拟和数字接地层的最佳实践是通过单个连接将两者连接。单个连接可(kě)防止接地环路,同时将两个平面保持在相同的差分(fēn)電(diàn)势上。理(lǐ)想情况下,您需要在两个平面的连接点之间放置一个混合信号组件。
如果返回路径距离理(lǐ)想情况较遠(yuǎn),则分(fēn)开接地层可(kě)能(néng)不足以防止噪声耦合。您还需要确保在地平面之间交叉的信号具有(yǒu)最短的返回路径。这意味着在单个连接点上路由连接模拟和数字组件的走線(xiàn)。如果要在分(fēn)开的平面上布線(xiàn),则返回路径将覆盖较大的區(qū)域,并且容易受到干扰。