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MT-031 指南 实现数据转换器的接地并解开“AGND”和 “DGND”的谜团 作者 ：Walt Kester、James Bryant、Mike Byrne 简介 目前的信号处理系统一般需要混合信号器件，例如模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC) 和快速数字信号处理器 (DSP)。由于需要处理宽动态范围的模拟信号，因此拥有高性能 ADC 和 DAC 显得更加重要。在恶劣的数字环境内，能否保持宽动态范围和低噪声与采用 良好的高速电路设计技术密切相关，包括适当的信号路由、去耦和接地。 过去，一般认为“高精度、低速”电路与所谓的“高速”电路有所不同。对于 ADC 和 DAC，采样（或更新）频率一般用作区分速度标准。不过，以下两个示例显示，实际操作 中，目前大多数信号处理 IC 真正实现了“高速”，因此必须作为此类器件来对待，才能保 持高性能。DSP、ADC 和 DAC 均是如此。 所有适合信号处理应用的采样 ADC（内置采样保持电路的 ADC）均采用具有快速上升和 下降时间（一般为数纳秒）的高速时钟工作，即使吞吐量看似较低也必须视为高速器件。 例如，中速 12 位逐次逼近型 (SAR) ADC 可采用 10 MHz 内部时钟工作，而采样速率仅为 500 kSPS。 Σ-Δ 型 ADC 具有高过采样比，因此还需要高速时钟。即使是高分辨率、所谓的“低频”Σ-Δ 工业测量 ADC（吞吐速率 10 Hz 至 7.5 kHz）也采用 5 MHz 或更高时钟工作，并且提供高 达 24 位的分辨率（例如 ADI 公司的 AD77xx 系列）。 更复杂的是，混合信号 IC 具有模拟和数字两种端口，因此如何使用适当的接地技术就更 加茫然。此外，某些混合信号 IC 具有相对较低的数字电流，而另一些具有高数字电流。 许多情况下，两种类型必须区分对待，才能实现最佳接地。 数字和模拟设计工程师倾向于从不同角度考察混合信号器件，本教程旨在??立适用于大多 数混合信号器件的一般接地原则，而不必了解内部电路的具体细节。 Rev.A, 10/08, WK Page 1 of 17 MT-031 接地层和电源层 保持低阻抗大面积接地层对目前所有的模拟和数字电路都很重要。接地层不仅用作去耦高 频电流（源于快速数字逻辑）的低阻抗返回路径，还能将 EMI/RFI 辐射降至最低。由于接 地层的屏蔽作用，电路受外部 EMI/RFI 的影响也会降低。 接地层还允许使用传输线路技术（微带线或带状线）传输高速数字或模拟信号，此类技术 需要可控阻抗。 由于“母线 (buss wire)”在大多数逻辑转换等效频率下具有阻抗，将其用作“地”完全不 能接受。例如，#22 标准导线具有约 20 nH/ 英寸的电感。由逻辑信号产生的压摆率为 10 mA/ns 的瞬态电流，在此频率下流经 1 英寸该导线将形成 200 mV 的无用压降 ： ?i 1A0 m ?v = L = 2H 0 n × = 2V00 m. 公式 1 ?t