PCB数字地和模拟地分割.pdfVIP

有关模拟地和数字地分割的介绍 来源： PCB 技术网论坛新手区 作者： hvll 转贴 更新： 2005 年 6 月 30 日 如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容 (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 。 有人建议将混合 信号电路 板上 的数字 地 和模拟 地分割开 ，这样 能 实现 数字 地和模拟 地之间的 隔离 。尽 管这种方法 可行 ，但是存在 很多潜 在的 问题 ，在复杂 的大型系统 中问题尤其突出 。最关键 的问题是 不 能 跨越分割 间隙布 线，一 旦跨越 了分割 间隙布 线，电磁辐射和信号 串扰 都会急剧增加 。在 PCB 设计 中最常见 的 问题 就是信号线 跨越分割地或 电源 而产生 EMI 问题 。 如 图 1 所示 ，我们 采用 上述分割方法 ，而且 信号线 跨越 了两个 地 之间的间 隙，信号电流的 返回 路径 是 什么 呢？ 假定被分割 的两个 地 在某处连 接在一 起 (通常情况 下 是在 某个 位置单点 连接 )，在这种情况 下 ， 地 电流将会 形成一个大的环路。 流 经大环路的 高 频 电流会产生 辐射和 很高 的地 电感 ，如果流 过 大环路 的是低电 平 模拟电流， 该 电流 很容 易受到外部 信号干扰。 最糟糕 的是 当把 分割地 在电源 处连 接 在一 起 时 ，将形成一个 非 常大的电流环路。 另外 ，模拟 地和数字 地通过 一个 长 导线 连接 在一 起会 构成偶极天 线。 了解电流 回流到 地 的路 径 和方 式是 优化 混合 信号电路 板设计的 关键 。许 多设计 工程师仅仅 考虑 信号电 流 从哪儿 流 过 ，而 忽略 了电流的 具体 路径 。如果必须 对 地线 层进 行分割 ，而且 必须 通过分割 之间的间 隙布 线，可 以先 在被分割 的地 之间 进行 单点 连接 ，形成两个 地 之间的 连 接桥 ，然后 通过 该 连接桥 布 线。 这样 ，在 每 一个信号线的 下 方都 能够提供 一个 直接 的电流 回流路 径 ，从而 使 形成的环路面积 很小。 采用 光 隔离 器件 或变压器也 能 实现 信号 跨越分割 间隙 。对于 前者， 跨越分割 间 隙的是 光 信号；在采用 变压器 的情况 下 ，跨越分割 间隙 的是磁 场 。还 有一 种可 行 的办法 是采用 差 分信号：信号 从 一条 线流 入 从另外 一 条 信号线 返回 ，这种情况 下 ，不 需要地 作为 回流路 径 。 要 深入探讨 数字信号 对 模拟信号的干扰必须 先 了解 高频 电流的 特性 。高频 电流 总 是 选择阻抗 最 小( 电 感 最 低) ，直接位于 信号 下 方 的路 径 ， 因此 返回 电流会 流 过邻近 的电路 层 ，而