设计经验谈:模拟地与信号地的区别

2012-10-22 15:03:12来源: 互联网 关键字:模拟地  信号地

很多人分不清模拟地信号地的区别,有时候也就不区分数字地与模拟地,但这样就使得电路质量下降,影响了电路的性能:

  模拟电路涉及弱小信号,但是数字电路门限电平较高,对电源的要求就比模拟电路低些。既有数字电路又有模拟电路的系统中,数字电路产生的噪声会影响模拟电路,使模拟电路的小信号指标变差,克服的办法是分开模拟地和数字地。

  对于低频模拟电路,除了加粗和缩短地线之外,电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择,主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而对于高频电路和数字电路,由于这时地线的电感效应影响会更大,一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响,这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。

  另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声,方法是:尽量加粗地线,以降低噪声对地阻抗;满接地,即除传输信号的印制线以外,其他部分全作为地线。不要有无用的大面积铜箔。

  地线应构成环路,以防止产生高频辐射噪声,但环路所包围面积不可过大,以免仪器处于强磁场中时,产生感应电流。但如果只是低频电路,则应避免地线环路。数字电源和模拟电源最好隔离,地线分开布置,如果有A/D,则只在此处单点共地。

  低频中没有多大影响,但建议模拟和数字一点接地。高频时,可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。

  如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上有四种方法解决此问题∶1、用磁珠连接;2、用电容连接;3、用电感连接;4、用0欧姆电阻连接。

  磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显着抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。电容隔直通交,造成浮地。电感体积大,杂散参数多,不稳定。

  0欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。

  在具体的电路PCB设计中,必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则:第一个原则是尽可能减小电流环路的面积;第二个原则是系统只采用一个参考面。相反,如果系统存在两个参考面,就可能形成一个偶极天线(注:小型偶极天线的辐射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比);而如果信号不能通过尽可能小的环路返回,就可能形成一个大的环状天线(注:小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。

复杂混合信号PCB设计

  复杂混合信号PCB设计是一个复杂的过程,设计过程要注意以下几点:

  1. 将PCB分区为独立的模拟部分和数字部分;2.合适的元器件布局;3.A/D转换器跨分区放置;4.不要对地进行分割。在电路板的模拟部分和数字部分下面敷设统一地;5.在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线;6.在电路板的所有层中,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线; 7.实现模拟和数字电源分割;8.布线不能跨越分割电源面之间的间隙;9.必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上; 10.分析返回地电流实际流过的路径和方式;11.采用正确的布线规则。

关键字:模拟地  信号地

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1022/article_17178.html
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