有人建议将夹杂旌旗灯号电路板上的数字地和模仿地切割开,如许能完成数字地和模仿地之间的隔离。虽然这种办法可行,然则存在良多潜在的问题,在复杂的大型系统中问题尤其凸起。最要害的问题是不克不及跨越切割间隙布线,一旦跨越了切割间隙布线,电磁辐射和旌旗灯号串扰都邑急剧添加。在PCB设计中最经常见的问题就是旌旗灯号线跨越切割地或电源而发生EMI问题。
  我们采用上述切割办法,并且旌旗灯号线跨越了两个地之间的间隙,旌旗灯号电流的返回途径是什么呢?假定被切割的两个地在某处衔接在一同(凡间状况下是在某个地位单点衔接),在这种状况下,地电流将会构成一个大的环路。流经大环路的高频电流会发生辐射和很高的地电感,假如流过大环路的是低电平模仿电流,该电流很轻易遭到外部旌旗灯号搅扰。最蹩脚的是当把切割地在电源处衔接在一同时,将构成一个十分大的电流环路。别的,模仿地和数字地经过一个长导线衔接在一同会组成偶极天线。
  调查电流回流到地的途径和方法是优化夹杂旌旗灯号电路板设计的要害。很多设计工程师仅仅思索旌旗灯号电流从哪儿流过,而疏忽了电流的详细途径。假如必需对地线层进行切割,并且必需经过切割之间的间隙布线,可以先在被切割的地之间进行单点衔接,构成两个地之间的衔接桥,然后经过该衔接桥布线。如许,在每一个旌旗灯号线的下方都可以供应一个直接的电流回流途径,然后使构成的环路面积很小。
  采用光隔离器件或变压器也能完成旌旗灯号跨越切割间隙。关于前者,跨越切割间隙的是光旌旗灯号;在采用变压器的状况下,跨越切割间隙的是磁场。还有一种可行的方法是采用差分旌旗灯号:旌旗灯号从一条线流入从别的一条旌旗灯号线返回,这种状况下,不需求地作为回流途径。
  要深化讨论数字旌旗灯号对模仿旌旗灯号的搅扰必需先调查高频电流的特征。高频电流老是选择阻抗最小(电感最低),直接位于旌旗灯号下方的途径,因而返回电流会流过临近的电路层,而无论这个临近层是电源层照样地线层。
  在实践任务中普通倾向于运用一致地,而将PCB分区为模仿局部和数字局部。模仿旌旗灯号在电路板一切层的模仿区内布线,而数字旌旗灯号在数字电路区内布线。在这种状况下,数字旌旗灯号返回电流不会流入到模仿旌旗灯号的地。
  只要将数字旌旗灯号布线在电路板的模仿局部之上或许将模仿旌旗灯号布线在电路板的数字局部之上时,才会呈现数字旌旗灯号对模仿旌旗灯号的搅扰。呈现这种问题并不是由于没有切割地,真正的缘由是数字旌旗灯号的布线不恰当。
PCB设计采用一致地,经过数字电路和模仿电路分区以及适宜的旌旗灯号布线,凡间可以处理一些比拟坚苦的结构布线问题,还也不会发生因地切割带来的一些潜在的费事。在这种状况下,元器件的结构和分区就成为决议设计好坏的要害。假如结构布线合理,数字地电流将限制在电路板的数字局部,不会搅扰模仿旌旗灯号。关于如许的布线必需细心地反省和查对,要包管百分之百恪守布线规矩。不然,一条旌旗灯号线走线欠妥就会彻底毁坏一个原本十分不错的电路板。
  在将A/D转换器的模仿地和数字地管脚衔接在一同时,大大都的A/D转换器厂商会建议:将AGND和DGND管脚经过最短的引线衔接到统一个低阻抗的地上(注:由于大大都A/D转换器芯片内部没有将模仿地和数字地衔接在一同,必需经过外部管脚完成模仿和数字地的衔接),任何与DGND衔接的外部阻抗都邑经过寄生电容将更多的数字噪声耦合到IC内部的模仿电路上。依照这个建议,需求把A/D转换器的AGND和DGND管脚都衔接到模仿地上,但这种办法会发生诸如数字旌旗灯号去耦电容的接地端应该接到模仿地照样数字地的问题。
  假如系统仅有一个A/D转换器,上面的问题就很轻易处理。如图3中所示,将地切割开,在A/D转换器下面把模仿地和数字地局部衔接在一同。接纳该办法时,必需包管两个地之间的衔接桥宽度与IC等宽,而且任何旌旗灯号线都不克不及跨越切割间隙。
  假如系统中A/D转换器较多,例如10个A/D转换器如何衔接呢?假如在每一个A/D转换器的下面都将模仿地和数字地衔接在一同,则发生多点相连,模仿地和数字地之间的隔离就毫无意义。而假如不如许衔接,就违背了厂商的要求。
  最好的方法是开端时就用一致地。如图4所示,将一致的地分为模仿局部和数字局部。如许的结构布线既知足了IC器件厂商对模仿地和数字地管脚低阻抗衔接的要求,还又不会构成环路天线或偶极天线而发生EMC问题。
  假如对夹杂旌旗灯号PCB设计采用一致地的做法心存疑虑,可以采用地线层切割的办法对整个电路板结构布线,在设计时留意尽量使电路板在后边实行时易于用间距小于1/2英寸的跳线或0欧姆电阻将切割地衔接在一同。留意分区和布线,确保在一切的层上没稀有字旌旗灯号线位于模仿局部之上,也没有任何模仿旌旗灯号线位于数字局部之上。并且,任何旌旗灯号线都不克不及跨越地间隙或是切割电源之间的间隙。要测试该电路板的功用和EMC功能,然后将两个地经过0欧姆电阻或跳线衔接在一同,从新测试该电路板的功用和EMC功能。比拟测试后果,会发现简直在一切的状况下,一致地的方案在功用和EMC功能方面比切割地更优胜。
  切割地的办法还有效吗?
  在以下三种状况可以用到这种办法:一些医疗设备要求在与病人衔接的电路和系统之间的漏电流很低;一些工业进程节制设备的输出能够衔接到噪声很大并且功率高的机电设备上;别的一种状况就是在PCB的结构遭到特定限制时。
  在夹杂旌旗灯号PCB板上凡间有自力的数字和模仿电源,可以并且应该采用切割电源面。然则紧邻电源层的旌旗灯号线不克不及跨越电源之间的间隙,而一切跨越该间隙的旌旗灯号线都必需位于紧邻大面积地的电路层上。在有些状况下,将模仿电源以PCB衔接线而不是一个面来设计可以防止电源面的切割问题。
  夹杂旌旗灯号PCB设计是一个复杂的进程,设计进程要留意以下几点:
  1.将PCB分区为自力的模仿局部和数字局部。 2.适宜的元器件结构。 3.A/D转换器跨分区放置。 4.不要对地进行切割。在电路板的模仿局部和数字局部下面敷设一致地。 5.在电路板的一切层中,数字旌旗灯号只能在电路板的数字局部布线。 6.在电路板的一切层中,模仿旌旗灯号只能在电路板的模仿局部布线。 7.完成模仿和数字电源切割。 8.布线不克不及跨越切割电源面之间的间隙。 9.必需跨越切割电源之间间隙的旌旗灯号线要位于紧邻大面积地的布线层上。 10.剖析返回地电流实践流过的途径和方法。 11.采用准确的布线规矩。