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技术专题
PCB布局中的数字，模拟和接地
PCB布局中的数字，模拟和接地
在電(diàn)子學(xué)领域，我对PCB设计涉及的不同类型的接地同样感到困惑：数字，模拟和接地。当大學(xué)的讲师总是指出，尽管理(lǐ)由有(yǒu)相同的参照物(wù)，但它们却用(yòng)不同的符号表示时，很(hěn)难不感到困惑。
从理(lǐ)论上讲，很(hěn)容易理(lǐ)解数字電(diàn)子元件是参考数字地的，而模拟電(diàn)子元件也是如此。通过原理(lǐ)图中使用(yòng)的接地符号可(kě)以明显地區(qū)分(fēn)它们。然而，真正的挑战是物(wù)理(lǐ)布線(xiàn)并在PCB上放置各自的接地。
地面实际上在做什么？
数字電(diàn)流，无论是单点接地電(diàn)流还是带有(yǒu)参考点，接地引脚和接地测试仪的适当接地方案，用(yòng)于数字電(diàn)路的测量。无论您是要合并抗混叠滤波器或差分(fēn)放大器，模数转换器等组件，还是要警惕具有(yǒu)信噪比和電(diàn)压的设备或電(diàn)源中的信号和噪声差异放下，您需要知道您要寻找的内容。
有(yǒu)时，您需要重新(xīn)了解基础知识，以掌握PCB设计中的接地技术。这意味着要超越地面的原理(lǐ)图符号。在典型的電(diàn)子系统中，地面為(wèi)数字和模拟信号提供了参考。因此，為(wèi)了获得可(kě)靠的信号，地面必须相对“干净”。
地面还充当流经信号走線(xiàn)的電(diàn)流的返回路径。关于当前路径，需要牢记两件事：
電(diàn)流始终流经電(diàn)阻最小(xiǎo)的路径。
接地走線(xiàn)的大小(xiǎo)必须足以应付任何大電(diàn)流。
数字，模拟和接地
数字電(diàn)路通常以信号在Vcc和0V之间摆动的快速转变為(wèi)特征。自然地，当電(diàn)流脉冲通过时，地面将遭受尖峰。另一方面，模拟信号在很(hěn)大程度上依赖于稳定的接地，以提供准确的读数。
接地实际上是指延伸到地球本身的物(wù)理(lǐ)连接。它通常连接到机箱，或用(yòng)于安全地传输相邻组件的静電(diàn)放電(diàn)。从理(lǐ)论上讲，大地是中性的電(diàn)平面。然而，事实证明，有(yǒu)时它可(kě)能(néng)会有(yǒu)些嘈杂。
连接PCB上的不同接地
即使对经验丰富的工程师来说，在PCB上正确设置接地图案也是一个棘手的问题。例如，音频和数字接地中的一个错误会导致静電(diàn)噪声耦合到音频输出。新(xīn)设计人员只能(néng)使用(yòng)单个接地层，从而导致模拟输入随机波动。
一些電(diàn)子专家指出，星形连接是在单个点上连接各种类型接地的最佳方法之一。但是，在某些情况下，由于PCB上的组件布置或空间限制，星形连接可(kě)能(néng)不可(kě)行。
在对接地连接犯了很(hěn)多(duō)错误之后，我终于學(xué)会了如何设计稳定的接地。我更喜欢使用(yòng)接地排方法，并在PCB上隔离電(diàn)源，数字和模拟模块。下面是该接地系统外观的一般示意图。
接地的样品布置
当然，这种接地方法仅在组件可(kě)以根据其功能(néng)清楚地分(fēn)开时才适用(yòng)。布置接地层的原理(lǐ)是将最嘈杂的接地端放在一端，将最敏感的接地端放在另一端。
在某些情况下，仅需要在特定组件处分(fēn)离接地层。这可(kě)以通过以下方式分(fēn)离组件下方的接地层来完成：
组件下方的地平面
PCB上的接地不应视為(wèi)专有(yǒu)主题。取而代之的是，设计师应该运用(yòng)常识，或者更确切地说，是電(diàn)子學(xué)的基本定律和生动的想象力，以可(kě)视化電(diàn)子如何沿着由不同的接地排列形成的路径行进。