PCB的接地設(shè)計(jì)中為什么要將模擬地和數(shù)字地分開(kāi)?

(A)為什么要將模擬地和數(shù)字地分開(kāi)，如何分開(kāi)?

Answer：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都要回流到地，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會(huì)很大，而模擬信號(hào)是需要一個(gè)干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會(huì)影響到模擬信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，模擬地和數(shù)字地要分開(kāi)處理，然后通過(guò)細(xì)的走線連在一起，或者單點(diǎn)接在一起?？偟乃枷胧潜M量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開(kāi)，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。

在PCB的接地設(shè)計(jì)中，數(shù)字地和模擬地是兩個(gè)非常重要的概念，而讓很多初學(xué)者困惑的是，數(shù)字地和模擬地都是“地”，為什么在設(shè)計(jì)上卻需要分開(kāi)呢?

關(guān)于模擬地和數(shù)字地

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，大致分為以下幾種地線：模擬地、數(shù)字地、信號(hào)地、系統(tǒng)地、交流地和保護(hù)地。模擬地作為傳感器、變送器、放大器、A- D和D- A轉(zhuǎn)換器中模擬電路的零電位。模擬信號(hào)有精度要求，它的信號(hào)比較小，而且與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)連接。數(shù)字地作為計(jì)算機(jī)各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地分開(kāi)，避免模擬信號(hào)受數(shù)字脈沖的干擾。

數(shù)字地和模擬地分開(kāi)的原因

二者本質(zhì)是一質(zhì)的，即 數(shù)字地和模擬地都是地。那為什么要分開(kāi)呢?先聽(tīng)一個(gè)故事：

我們公司的商務(wù)樓，2樓是搞模擬的，3樓是搞數(shù)字的，整幢樓只有一部電梯，平時(shí)人少的時(shí)候還好辦，上2樓上3樓互不影響，但每天上下班的時(shí)候就不得了了，人多得很，搞數(shù)字的要上3樓，總是被2樓搞模擬的人影響，2樓模擬的人要下樓，總是要等電梯上了3樓再下來(lái)，互相影響很是麻煩，商務(wù)樓的物業(yè)為解決這個(gè)問(wèn)題，提出了2個(gè)方案：

第1個(gè)：電梯擴(kuò)大，可以裝更多的人，電梯大了是好，但公司會(huì)招人，人又多了，再換電梯，再招人...永遠(yuǎn)死循環(huán)，有一個(gè)辦法到挺好，大家索性不要電梯，直接往下跳，不管2樓的3樓的，肯定解決問(wèn)題，但肯定會(huì)出問(wèn)題(第1個(gè)方案被槍斃掉了)。

第2個(gè)：裝2部電梯，一部專門(mén)上2樓，另一部專門(mén)上3樓，Wonderful!太機(jī)智了，這樣2層樓面的工作人員就互不影響了。明白了沒(méi)?

數(shù)字地、模擬地互相會(huì)影響不是因?yàn)橐粋€(gè)叫數(shù)字，一個(gè)叫模擬，而是他們用了同一部電梯：地，而這部電梯所用的井道就是我們?cè)赑CB上布得地線。模擬回路的電流走這條線，數(shù)字回路的電流也走這條線，本來(lái)無(wú)可厚非，線布著就是用來(lái)導(dǎo)通電流的，可問(wèn)題出在這根線上有電阻!而且最根本的問(wèn)題是走這條線的電流要去2個(gè)不同的回路。假設(shè)一下：有2股電流，數(shù)流、模流同時(shí)從地出發(fā)。有2個(gè)器件：數(shù)字件和模擬件。若2個(gè)回路不分開(kāi)，數(shù)流模流走到數(shù)字件的接地端前的時(shí)候，損耗的電壓為V=(數(shù)流+模流)X走線電阻，相當(dāng)于數(shù)字器件的接地端相對(duì)于地端升高了V，數(shù)字器件不滿意了，我承認(rèn)會(huì)升高少許電壓，數(shù)流的那部分我認(rèn)了，但模流的為什么要加在我頭上?同理模擬器件也會(huì)同樣抱怨!

兩個(gè)解決方案：

第一個(gè)：你布的PCB線沒(méi)有阻抗，自然不會(huì)引起干擾，就像2、3樓直接往下跳，那是井道最寬的時(shí)候，也就是可以裝一個(gè)無(wú)限大的電梯，自然誰(shuí)都不影響誰(shuí)，但誰(shuí)都知道，This is mission impossible!

第二個(gè)：2條回路分開(kāi)走，數(shù)流、模流分開(kāi)，既數(shù)地、模地分開(kāi)。

同理，有時(shí)雖在模擬回路中，但也要分大、小電流回路，就是 避免相互干擾。所謂的干擾就是：2個(gè)不同回路中的電流在PCB走線上引起的電壓，這2部分電壓互相疊加而產(chǎn)生的。

現(xiàn)在，你知道為什么數(shù)字地和模擬地要分開(kāi)了嗎?