PCB中的數字地和模擬地

為什么PCB要分數字地和模擬地

雖然是相通的，但是距離長了，就不一樣了。同一條導線，不同的點的電壓可能是不一樣的，特別是電流較大時。因為導線存在著電阻，電流流過時就會產生壓降。另外，導線還有分布電感，在交流信號下，分布電感的影響就會表現出來。所以我們要分成數字地和模擬地，因為數字信號的高頻噪聲很大，如果模擬地和數字地混合的話，就會把噪聲傳到模擬部分，造成干擾。如果分開接地的話，高頻噪聲可以在電源處通過濾波來隔離掉。但如果兩個地混合，就不好濾波了。

要怎么去設計數字地和模擬地

第一個原則是盡可能減小電流環路的面積；第二個原則是系統只采用一個參考面。相反，如果系統存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線（注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比）;而如果信號不能通過盡可能小的環路返回，就可能形成一個大的環狀天線。

有人建議將混合信號上的數字地和模擬地分割開，這樣能實現數字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復雜的大型系統中問題尤其突出。最關鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號串擾都會急劇增加。在PCB設計中最常見的問題就是信號線跨越分割地或電源而產生EMI問題。

我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起（通常情況下是在某個位置單點連接），在這種情況下，地電流將會形成一個大的環路。流經大環路的高頻電流會產生輻射和很高的地電感，如果流過大環路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號干擾。最糟糕的是當把分割地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流環路。另外，模擬地和數字地通過一個長導線連接在一起會構成偶極天線。

分割地的方法還有用嗎？

在以下三種情況可以用到這種方法：一些醫療設備要求在與病人連接的電路和系統之間的漏電流很低;一些工業過程控制設備的輸出可能連接到噪聲很大而且功率高的機電設備上;另外一種情況就是在PCB的布局受到特定限制時。

在混合信號PCB板上通常有獨立的數字和模擬電源，能夠而且應該采用分割電源面。但是緊鄰電源層的信號線不能跨越電源之間的間隙，而所有跨越該間隙的信號線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上。在有些情況下，將模擬電源以PCB連接線而不是一個面來設計可以避免電源面的分割問題。

審核編輯 黃宇