如何区分模拟地和数字地 电路设计之在PCB布局中正确设置地线 (如何区分模拟摄像头和网络摄像头)

前言

什么是接地?所谓接地其实就是系统中所有 信号 的参考点。理想情况下,地线上只有零伏的电势。但是在现实世界中,所谓地平面其实就是具有一定阻抗能力的导体所承载的信号。有了阻抗,那么流过该地面的 电流 会导致导体上的电势在不同点处不同。通过保持较低的地线导体阻抗可实现良好接地,从而最大程度地减少地线上的电势差。在设计多层电路板时,一般专门设置一层用于接地层,接地层中大面积的铜箔会降低地平面上的阻抗。

地平面分割

一般来说,许多人将接地平面分为 模拟 部分和数字部分,并在整个平面上进行了分割。模拟电路位于平面的模拟部分之上,而系统的数字部分位于数字部分之上。最终,这两个接地点重新归为系统 电源 。但是我们经常会遇到一些,内部集成了模拟电路和 数字电路 ,那么我们怎么处理这种器件的接地呢?

就拿数据转换器来说,无论是 数模转换器 (D / A)还是 模数转换器 (A / D),通常都跨接在此部分上,而且一般有两个接地引脚:一个称为模拟接地(AGND),另一个是数字地(DGND)。很多人看到这里会想当然地认为模拟地引脚接到模拟地平面,数字地引脚接到数字地平面,这样的想法是不对的,接下来我们会分析。

在IC数据手册上,厂家一般会建议用户在器件封装处将AGND和DGND连在一起。这点似乎与要求区分模拟地和数字地的建议相冲突,其实并不存在冲突。这些引脚的“模拟地”和“数字地”标记是指引脚所连接到的 转换器 内部部分,而不是引脚必须连接到的系统地。对于,这两个引脚通常应该连在一起,然后连接到系统的模拟地。由于转换器的模拟部分无法耐受数字电流经由焊线流至 芯片 时产生的压降,因此无法在 IC 封装内部将二者连接起来,但它们可以在外部连在一起。所以芯片外部虽然AGND和DGND连在一起了,但是内部其实分开的,二者只是取同一个参考点而已。

C的电源线处理方法

说完了地线,我们再说说ADC的电源线处理方法,其实就是把IC的电源一分为二,通过磁珠进行隔离,从而避免数字电路中的干扰通过电源串扰到模拟电路中,其中红色线连接的是IC的去耦电容,去耦电容接到数字地上,要记住,去耦电容要距离 数字电源 供电 端越近越好,从而实现最小的去耦环路。

那么两个地平面怎么连接呢?一般来说可以用0R 电阻 ,或者磁珠,或者背靠背 肖特基 二极管 ,0R电阻其实是有一定阻值的,对于干扰信号有一定的减弱作用,同时电阻的高频等效模型中,在高频条件下,电阻能表现出电感特性,还能起到电感滤波的作用,磁珠的话也是一样,在高频条件下,会表现出感性,但是对于低频干扰,就比较无能为力了,对于二极管,要选用低正向压降的肖特基二极管,由于二极管的单向导电性,能有效避免串扰在两个地平面之间形成回路。

总结

所以总结一下就是,地平面要分为模拟地和数字地两大区,模拟电路以及数字电路按区放置,同时电源也要区分,两大地平面要通过磁珠或者二极管进行隔离。

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