模擬地、數字地處理方式

07-22

通常說來，很多資料上都要求數字地和模擬地分開走線並在最後一點接地，但至於為什麼要做這個要求，這樣做和不這樣做有那些弊端和好處？如果弄清楚了問題的實質，那麼事情就很好處理了。理解一、數字地和模擬地要求分開走線是處於模擬信號完整性的要求，我們都知道數字電路往往存在大量的快速門翻轉動作，這些動作將造成數字部分的電源上有很大的諧波存在，諧波產生的原因無非是門電路動作的時候，對電源電流的消耗『申請』是各不相同的，為了幫助理解可以用現實中的電感幫助分析，門電路只有0/1兩種狀態，對應著電感的通斷兩種狀態，我們很容易明白，在電感兩斷快速的通斷電流將會產生很大量的諧波，當然數字電路肯定不能如此簡單等效，如此舉例，純粹是為了幫助沒有理解力的初學者理解方便。理解二、大量的諧波對模擬信號是致命的，這個屬於常識問題，不需要做太詳細的解釋，舉例來說，一個模擬信號送給了一個AD晶元採集，如果在這個模擬信號疊加了大量的諧波成分，那麼AD採集的結果必然是不準確的，特別是對現在很多高精度的西格瑪-迭爾塔型的AD晶元，這個影響可能會更大，因為它對諧波更敏感。理解三、分開走線和不分開走線誰更好？沒有誰最好的結論，按照電路按模塊布局的要求也應該分開走線，但不分開是不是就不行了呢？那肯定也不是，PCB走線其實是一個比寫代碼更講究藝術的工作，我個人理解將折中發揮到了極至才是PCB走線的最高境界，但一個折中關係很廣，很難用一些東西完全包含，所以能做到信號完整分析就很不錯了，對於一個產品來說，你滿足了開發的技術要求就可以了，所以如果你沒有分開走，但也滿足你對信號的要求，那麼也是可以的。理解四、回答LZ的問題LZ的意思是說，它的模擬地和數字地無法分開，所以無法做到按要求走線。這是明顯的對概念理解不清，分開走線是板上走線，最後總是要彙集到最終的電源，但在彙集之前，有經驗的工程師總會做一些特殊的電路防止這兩者之間的簡單相連，例如數字地部分可能簡單處理就可以了，但模擬分支可能要做更多的濾波去噪的電路，至於這些電路怎麼做，那估計要根據產品講了，有一些通用的準則，但這些通用的準則都是一些指導性意見，至於如何實際運用，必須和實際結合起來才有意義。舉了小例子，有一根管子，中間有一個分叉，兩個人喝水，A代表數字那個人，B代表模擬那個人，A喝水的方式比較特別，屬於那種大口大口喝水的人，B則屬於那種身體不好的人，如果供水不均勻則容易生病，如果供水量非常充足，雖然A喝水的方式很特別，但對水流造成波動可基本忽略，那麼此時給B的水可以直接分過去，不需要怎麼處理，但如果水的供應不是那麼充足，就有可能造成B出現一會喝不上水，一會來的水量又過多的現象，此時就在B的水管前面挖一個巨大的坑，B對著坑喝水，從A分過來的水管對著水坑注水，從而保證B喝水的時候，水是基本均勻的。水坑就代表你要把從數字地拉過來的電源處理一下的電路部分。至於模擬地為什麼要抱成團，最後和數字地一點接地用這個例子就不大好解釋了，呵呵，還是用電子的方式解釋：所謂的干擾一般都是因為導線存在等效感抗和等效容抗造成的，如果多點接地，那麼模擬地部分的地迴路因為數字電路各部分對電流的消耗不同造成各個地迴路電平不一致，也不穩定（主要是這個問題，其它如沿變化造成的的傳導干擾等也有影響），此時就很難處理了，但如果是一點接地，至少可以保證模擬部分的所有地電勢可以基本相同（肯定有個度，各點不可能絕對相同），從而保證模擬信號的電勢穩定（因為是需要用模擬地做參考面的啊，地不穩定了，模擬信號想穩定也難啊），然後在一點接地的地方加點電路防止數字部分的干擾串過來，例如，有的人在模擬地和數字地之間接一個很小的電感或者加個磁珠什麼的，目的無非都是這樣啊。。。坑只是舉的一個例子，實際中挖坑只是一種方法但真實的產品中甚至可能採用5種以上的處理手段。。。一般來說，加個大電容就等同於挖坑，這個電容不要求多高的容值精度，但可要求等效感抗小一點。一般常見的處理手段：1、電源：肯定要提供足夠的帶載能力了，電源質量不好，將會給後面的處理帶來很多麻煩2、PCB走線：模擬地、數字地分開，最後一點接地，我個人建議數字VDD和模擬的VCC也最後按照這個原則大致分一分。3、數字地和模擬地之間接一個小電感，這樣可以頂住數字電路因為門翻轉造成的大量諧波傳導過來。4、足夠大的穩壓電容，這就類似挖坑了啊5、模擬部分需要足夠的濾波電容，能將一定範圍內高次諧波濾掉6、給模擬供電的VCC先經過一個小磁珠7、優良的PCB整體布線，盡量降低地彈的等效阻抗8、器件的合理布局，防止一些產生熱的功率元件影響一些對溫度敏感的器件，例如7805這樣的器件應該離電壓基準這樣的器件一定距離，以保證散熱。9、。。。。。。