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[导读]在PCB的接地设计中,数字地和模拟地是两个非常重要的概念,而让很多初学者困惑的是,数字地和模拟地都是“地”,为什么在设计上却需要分开呢?

(A)为什么要将模拟地和数字地分开,如何分开?

Answer:模拟信号和数字信号都要回流到地,因为数字信号变化速度快,从而在数字地上引起的噪声就会很大,而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起,噪声就会影响到模拟信号。一般来说,模拟地和数字地要分开处理,然后通过细的走线连在一起,或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开,如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。

在PCB的接地设计中,数字地和模拟地是两个非常重要的概念,而让很多初学者困惑的是,数字地和模拟地都是“地”,为什么在设计上却需要分开呢?


PCB的接地设计中为什么要将模拟地和数字地分开?

关于模拟地和数字地

在计算机控制系统中,大致分为以下几种地线:模拟地、数字地、信号地、系统地、交流地和保护地。模拟地作为传感器、变送器、放大器、A- D和D- A转换器中模拟电路的零电位。模拟信号有精度要求,它的信号比较小,而且与生产现场连接。数字地作为计算机各种数字电路的零电位,应该与模拟地分开,避免模拟信号受数字脉冲的干扰。


PCB的接地设计中为什么要将模拟地和数字地分开?

数字地和模拟地分开的原因

二者本质是一质的,即 数字地和模拟地都是地。那为什么要分开呢?先听一个故事:

我们公司的商务楼,2楼是搞模拟的,3楼是搞数字的,整幢楼只有一部电梯,平时人少的时候还好办,上2楼上3楼互不影响,但每天上下班的时候就不得了了,人多得很,搞数字的要上3楼,总是被2楼搞模拟的人影响,2楼模拟的人要下楼,总是要等电梯上了3楼再下来,互相影响很是麻烦,商务楼的物业为解决这个问题,提出了2个方案:

第1个:电梯扩大,可以装更多的人,电梯大了是好,但公司会招人,人又多了,再换电梯,再招人...永远死循环,有一个办法到挺好,大家索性不要电梯,直接往下跳,不管2楼的3楼的,肯定解决问题,但肯定会出问题(第1个方案被枪毙掉了)。

第2个:装2部电梯,一部专门上2楼,另一部专门上3楼,Wonderful!太机智了,这样2层楼面的工作人员就互不影响了。明白了没?

数字地、模拟地互相会影响不是因为一个叫数字,一个叫模拟,而是他们用了同一部电梯:地,而这部电梯所用的井道就是我们在PCB上布得地线。模拟回路的电流走这条线,数字回路的电流也走这条线,本来无可厚非,线布着就是用来导通电流的,可问题出在这根线上有电阻!而且最根本的问题是走这条线的电流要去2个不同的回路。假设一下:有2股电流,数流、模流同时从地出发。有2个器件:数字件和模拟件。若2个回路不分开,数流模流走到数字件的接地端前的时候,损耗的电压为V=(数流+模流)X走线电阻,相当于数字器件的接地端相对于地端升高了V,数字器件不满意了,我承认会升高少许电压,数流的那部分我认了,但模流的为什么要加在我头上?同理模拟器件也会同样抱怨!


PCB的接地设计中为什么要将模拟地和数字地分开?

两个解决方案:

第一个:你布的PCB线没有阻抗,自然不会引起干扰,就像2、3楼直接往下跳,那是井道最宽的时候,也就是可以装一个无限大的电梯,自然谁都不影响谁,但谁都知道,This is mission impossible!

第二个:2条回路分开走,数流、模流分开,既数地、模地分开。

同理,有时虽在模拟回路中,但也要分大、小电流回路,就是 避免相互干扰。所谓的干扰就是:2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压,这2部分电压互相叠加而产生的。

现在,你知道为什么数字地和模拟地要分开了吗?

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