數(shù)字地和模擬地都是地，為什么要分開(kāi)？

時(shí)間：2021-11-08 16:14:46

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[導(dǎo)讀]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...

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
方案一：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，不可能。

方案二：2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。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)字地是數(shù)字電路部分的公共基準(zhǔn)端，即數(shù)字電壓信號(hào)的基準(zhǔn)端。模擬地是模擬電路部分的公共基準(zhǔn)端，模擬信號(hào)的電壓基準(zhǔn)端(零電位點(diǎn))。

分為數(shù)字地和模擬地的原因

由于數(shù)字信號(hào)一般為矩形波，帶有大量的諧波。如果電路板中的數(shù)字地與模擬地沒(méi)有從接入點(diǎn)分開(kāi)，數(shù)字信號(hào)中的諧波很容易會(huì)干擾到模擬信號(hào)的波形。當(dāng)模擬信號(hào)為高頻或強(qiáng)電信號(hào)時(shí)，也會(huì)影響到數(shù)字電路的正常工作。

模擬電路涉及弱小信號(hào)，但是數(shù)字電路門限電平較高，對(duì)電源的要求就比模擬電路低些。既有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中，數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲會(huì)影響模擬電路，使模擬電路的小信號(hào)指標(biāo)變差，克服的辦法是分開(kāi)模擬地和數(shù)字地。

存在問(wèn)題的根本原因是，無(wú)法保證電路板上銅箔的電阻為零，在接入點(diǎn)將數(shù)字地和模擬地分開(kāi)，就是為了將數(shù)字地和模擬地的共地電阻降到最小。

處理數(shù)字地和模擬地的基本原則

如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥。對(duì)于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線之外，電路各部分采用一點(diǎn)接地是抑制地線干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。

而對(duì)于高頻電路和數(shù)字電路，由于這時(shí)地線的電感效應(yīng)影響會(huì)更大，一點(diǎn)接地會(huì)導(dǎo)致實(shí)際地線加長(zhǎng)而帶來(lái)不利影響，這時(shí)應(yīng)采取分開(kāi)接地和一點(diǎn)接地相結(jié)合的方式。另外對(duì)于高頻電路還要考慮如何抑制高頻輻射噪聲。

方法是：盡量加粗地線，以降低噪聲對(duì)地阻抗；滿接地，即除傳輸信號(hào)的印制線以外，其他部分全作為地線。不要有無(wú)用的大面積銅箔。

地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路，以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲，但環(huán)路所包圍面積不可過(guò)大，以免儀器處于強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。但如果只是低頻電路，則應(yīng)避免地線環(huán)路。數(shù)字電源和模擬電源最好隔離，地線分開(kāi)布置，如果有A/D，則只在此處單點(diǎn)共地。低頻中沒(méi)有多大影響，但建議模擬和數(shù)字一點(diǎn)接地。高頻時(shí)，可通過(guò)磁珠把模擬和數(shù)字地一點(diǎn)共地。

四種解決方法

模擬地和數(shù)字地間的串接可以采用四種方式：用磁珠連接；用電容連接，利用電容隔直通交的原理；用電感連接，一般用幾u(yù)H到數(shù)十uH；用零歐姆電阻連接。

零歐姆電阻
一般情況下，用零歐電阻是最佳選擇。

1.可保證直流電位相等；

2.單點(diǎn)接地，限制噪聲；

3.對(duì)所有頻率的噪聲都有衰減作用，零歐也有阻抗，而且電流路徑狹窄，可以限制噪聲電流通過(guò)；

4.電容，利用電容隔直通交的原理。

磁珠磁珠采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結(jié)面成，專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。

它比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時(shí)呈現(xiàn)阻性，所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果。磁珠對(duì)高頻信號(hào)才有較大阻礙作用，一般規(guī)格有100歐/100mMHZ，它在低頻時(shí)電阻比電感小得多。鐵氧體磁珠(Ferrite Bead)是目前應(yīng)用發(fā)展很快的一種抗干擾組件，廉價(jià)、易用，濾除高頻噪聲效果顯著。

鐵氧體磁珠不僅可用于電源電路中濾除高頻噪聲(可用于直流和交流輸出)，還可廣泛應(yīng)用于其它電路，其體積可以做得很小。特別是在數(shù)字電路中，由于脈沖信號(hào)含有頻率很高的高次諧波，也是電路高頻輻射的主要根源，所以可在這種場(chǎng)合發(fā)揮磁珠的作用。在電路中只要導(dǎo)線穿過(guò)它即可。當(dāng)導(dǎo)線中電流穿過(guò)時(shí)，鐵氧體對(duì)低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，而對(duì)較高頻率的電流會(huì)產(chǎn)生較大衰減作用。