PCB的接地設(shè)計(jì)中為什么要將模擬地和數(shù)字地分開?
(A)為什么要將模擬地和數(shù)字地分開,如何分開?
Answer:模擬信號和數(shù)字信號都要回流到地,因?yàn)閿?shù)字信號變化速度快,從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大,而模擬信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起,噪聲就會影響到模擬信號。一般來說,模擬地和數(shù)字地要分開處理,然后通過細(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,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。模擬信號有精度要求,它的信號比較小,而且與生產(chǎn)現(xiàn)場連接。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,避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。

數(shù)字地和模擬地分開的原因
二者本質(zhì)是一質(zhì)的,即 數(shù)字地和模擬地都是地。那為什么要分開呢?先聽一個故事:
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,平時人少的時候還好辦,上2樓上3樓互不影響,但每天上下班的時候就不得了了,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,互相影響很是麻煩,商務(wù)樓的物業(yè)為解決這個問題,提出了2個方案:
第1個:電梯擴(kuò)大,可以裝更多的人,電梯大了是好,但公司會招人,人又多了,再換電梯,再招人...永遠(yuǎn)死循環(huán),有一個辦法到挺好,大家索性不要電梯,直接往下跳,不管2樓的3樓的,肯定解決問題,但肯定會出問題(第1個方案被槍斃掉了)。
第2個:裝2部電梯,一部專門上2樓,另一部專門上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?
數(shù)字地、模擬地互相會影響不是因?yàn)橐粋€叫數(shù)字,一個叫模擬,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在PCB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,本來無可厚非,線布著就是用來導(dǎo)通電流的,可問題出在這根線上有電阻!而且最根本的問題是走這條線的電流要去2個不同的回路。假設(shè)一下:有2股電流,數(shù)流、模流同時從地出發(fā)。有2個器件:數(shù)字件和模擬件。若2個回路不分開,數(shù)流模流走到數(shù)字件的接地端前的時候,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于地端升高了V,數(shù)字器件不滿意了,我承認(rèn)會升高少許電壓,數(shù)流的那部分我認(rèn)了,但模流的為什么要加在我頭上?同理模擬器件也會同樣抱怨!

兩個解決方案:
第一個:你布的PCB線沒有阻抗,自然不會引起干擾,就像2、3樓直接往下跳,那是井道最寬的時候,也就是可以裝一個無限大的電梯,自然誰都不影響誰,但誰都知道,This is mission impossible!
第二個:2條回路分開走,數(shù)流、模流分開,既數(shù)地、模地分開。
同理,有時雖在模擬回路中,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了嗎?