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技術(shù)專(zhuān)題
PCB布局中的數字，模擬和接地
PCB布局中的數字，模擬和接地
在電子學(xué)領(lǐng)域，我對PCB設計涉及的不同類(lèi)型的接地同樣感到困惑：數字，模擬和接地。當大學(xué)的講師總是指出，盡管理由有相同的參照物，但它們卻用不同的符號表示時(shí)，很難不感到困惑。
從理論上講，很容易理解數字電子元件是參考數字地的，而模擬電子元件也是如此。通過(guò)原理圖中使用的接地符號可以明顯地區分它們。然而，真正的挑戰是物理布線(xiàn)并在PCB上放置各自的接地。
地面實(shí)際上在做什么？
數字電流，無(wú)論是單點(diǎn)接地電流還是帶有參考點(diǎn)，接地引腳和接地測試儀的適當接地方案，用于數字電路的測量。無(wú)論您是要合并抗混疊濾波器或差分放大器，模數轉換器等組件，還是要警惕具有信噪比和電壓的設備或電源中的信號和噪聲差異放下，您需要知道您要尋找的內容。
有時(shí)，您需要重新了解基礎知識，以掌握PCB設計中的接地技術(shù)。這意味著(zhù)要超越地面的原理圖符號。在典型的電子系統中，地面為數字和模擬信號提供了參考。因此，為了獲得可靠的信號，地面必須相對“干凈”。
地面還充當流經(jīng)信號走線(xiàn)的電流的返回路徑。關(guān)于當前路徑，需要牢記兩件事：
電流始終流經(jīng)電阻最小的路徑。
接地走線(xiàn)的大小必須足以應付任何大電流。
數字，模擬和接地
數字電路通常以信號在Vcc和0V之間擺動(dòng)的快速轉變?yōu)樘卣?。自然地，當電流脈沖通過(guò)時(shí)，地面將遭受尖峰。另一方面，模擬信號在很大程度上依賴(lài)于穩定的接地，以提供準確的讀數。
接地實(shí)際上是指延伸到地球本身的物理連接。它通常連接到機箱，或用于安全地傳輸相鄰組件的靜電放電。從理論上講，大地是中性的電平面。然而，事實(shí)證明，有時(shí)它可能會(huì )有些嘈雜。
連接PCB上的不同接地
即使對經(jīng)驗豐富的工程師來(lái)說(shuō)，在PCB上正確設置接地圖案也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。例如，音頻和數字接地中的一個(gè)錯誤會(huì )導致靜電噪聲耦合到音頻輸出。新設計人員只能使用單個(gè)接地層，從而導致模擬輸入隨機波動(dòng)。
一些電子專(zhuān)家指出，星形連接是在單個(gè)點(diǎn)上連接各種類(lèi)型接地的最佳方法之一。但是，在某些情況下，由于PCB上的組件布置或空間限制，星形連接可能不可行。
在對接地連接犯了很多錯誤之后，我終于學(xué)會(huì )了如何設計穩定的接地。我更喜歡使用接地排方法，并在PCB上隔離電源，數字和模擬模塊。下面是該接地系統外觀(guān)的一般示意圖。
接地的樣品布置
當然，這種接地方法僅在組件可以根據其功能清楚地分開(kāi)時(shí)才適用。布置接地層的原理是將最嘈雜的接地端放在一端，將最敏感的接地端放在另一端。
在某些情況下，僅需要在特定組件處分離接地層。這可以通過(guò)以下方式分離組件下方的接地層來(lái)完成：
組件下方的地平面
PCB上的接地不應視為專(zhuān)有主題。取而代之的是，設計師應該運用常識，或者更確切地說(shuō)，是電子學(xué)的基本定律和生動(dòng)的想象力，以可視化電子如何沿著(zhù)由不同的接地排列形成的路徑行進(jìn)。