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分離模擬和數字地平面的技巧和竅門(mén)
設計電路板時(shí)必須將模擬接地層和數字接地層分開(kāi)，否則，您會(huì )冒各種電流相互“搏斗”的風(fēng)險。在本文中，我們將重點(diǎn)介紹什么是模擬接地層和數字接地層，以及為什么將它們分開(kāi)如此重要。
什么是模擬和數字接地平面？
模擬和數字接地層用作各自信號的返回路徑
您可能會(huì )問(wèn)自己：“等等，有不止一個(gè)地平面嗎？” 如果您習慣在PCB上澆一個(gè)巨大的銅接地層，那么這個(gè)問(wèn)題可能會(huì )讓您感到驚訝。雖然接地平面是信號在較大表面上的返回路徑，但可以將其分類(lèi)為模擬或數字接地平面。
接地層通常放置在PCB的內層。模擬接地平面就是放置在模擬組件和走線(xiàn)下方的平面。同時(shí)，數字接地平面是指用作數字信號返回路徑的接地平面。原理圖上的兩個(gè)接地標記均不同。
模擬接地和數字接地符號
從技術(shù)上講，模擬和數字接地層在測量時(shí)共享相同的0V電位。但是，在兩個(gè)平面中返回的信號類(lèi)型不同，因此每個(gè)平面都有特定的標簽。在混合信號設計中，您必須在PCB上同時(shí)使用兩種類(lèi)型的接地層。
為什么將模擬和數字地平面分開(kāi)很重要
將模擬接地層和數字接地層分開(kāi)，以防止噪聲干擾
數字信號，特別是高頻信號，以其將噪聲耦合到模擬和地線(xiàn)等其他信號的潛力而聞名。另一方面，模擬信號極易受到干擾。將它們放在一起，您可以看到這種關(guān)系的發(fā)展方向-不幸的是，就像暹羅斗魚(yú)一樣，分離兩種信號不足以防止噪聲干擾。
無(wú)論走線(xiàn)上發(fā)生什么，在地平面上的行為都將相似。所有信號都將需要返回路徑。如果模擬和數字信號都有一個(gè)接地層，則存在很大的風(fēng)險，即通過(guò)接地回路將噪聲從數字信號耦合到模擬信號。
盡管來(lái)自未分離的地面的干擾不是一場(chǎng)生死戰，但可能會(huì )發(fā)生一些“激動(dòng)”。時(shí)鐘信號可能會(huì )耦合到音頻通道，您會(huì )在音頻通道上獲得周期性的“滴答聲”。實(shí)際上，更糟糕的是，要精確指出導致干擾的接地平面上的確切位置非常困難。因此，減輕噪聲干擾最明智的做法是在設計中將模擬和數字接地層分開(kāi)。
如何分離模擬和數字接地層
通過(guò)單點(diǎn)連接使模擬和數字接地層分開(kāi)
模擬和數字接地平面的分離可能很棘手，因為這并不是真正意義上的“分離”。如果將飛機完全分開(kāi)，它們將不會(huì )具有相同的差分電位。但是，如果將兩個(gè)平面連接到多個(gè)點(diǎn)，則會(huì )有接地環(huán)路，這些環(huán)路將成為電磁干擾的來(lái)源。那么，有什么解決方案呢？
“隔離”模擬和數字接地層的最佳實(shí)踐是通過(guò)單個(gè)連接將兩者連接。單個(gè)連接可防止接地環(huán)路，同時(shí)將兩個(gè)平面保持在相同的差分電勢上。理想情況下，您需要在兩個(gè)平面的連接點(diǎn)之間放置一個(gè)混合信號組件。
如果返回路徑距離理想情況較遠，則分開(kāi)接地層可能不足以防止噪聲耦合。您還需要確保在地平面之間交叉的信號具有最短的返回路徑。這意味著(zhù)在單個(gè)連接點(diǎn)上路由連接模擬和數字組件的走線(xiàn)。如果要在分開(kāi)的平面上布線(xiàn)，則返回路徑將覆蓋較大的區域，并且容易受到干擾。