混合信号PCB的分区设计(二)

在将A/D转换器的模拟地和数字地管脚连接在一起时,大多数的A/D转换器厂商会建议:将AGND和DGND管脚由最短的
引线连接到同一个低阻抗的地上(注:因为大多数A/D转换器晶片内部没有将模拟地和数字地连接在一起,必须由外部管脚实现模拟地和数字地的连接),任何与DGND连接的外部阻抗都会由寄生电容将更多的数位噪声耦合至IC内部的模拟电路上.按照这个建议.需要的A/D转换器的AGND和DGND管脚都连接到模拟地上,但这种方法会产生诸如数字信号去耦电容的接地端应该接到数字地还是模拟地的问题. 如果系统仅有一个A/D转换器,上面的问题就很容易解决.如3所示,将地分割开,在A/D转换器的下面把模拟地和数字地部分连接在一起.采取这种方法时,必须保证两个地之间的连接桥宽度与IC等宽,并且任何信号线都不能跨越分割间隙.如果系统中A/D转换器较多,例如10个A/D转换器怎么连接呢?如果在每一个A/D转换器的下面都将模拟地和数字地连 接在一起,则产生多点相连,模拟地和数字地之间的隔离就毫无意义.而如果不这样连接,就返了厂商的要求.最好的方法是开始时就用统一地,如图4所示,将统一的地分为模拟部分和数字部分.这样的布局布线既满足了IC元件

图4 screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;">

厂商对模拟地和数字地管脚低阻抗连接的要求,同时又不会形成环路天线或偶极天线而产生EMC问题.
如果对混合信号PCB设计采用统一地的做法心存疑问,可以采用地线层分割的方法对整个电路板布局布线,在设计注意 昼使电路板在后边实验时易用间距小于1/2英寸的跳线或0欧姆电阻将分割地连接在一起.注意分区和布线,确保在所有的层 上没有数字信号线位于模拟信号部分,也没有任何模拟信号位于数字部分.而且,任何信号都不能跨越地间隙或是分割电源之间的间隙.要测试该电路板的功能和EMC功能,然后将两个地由0欧姆电阻或跳线连接在一起,重新测试该电路板的功能 和EMC功能.比较测试结果,会发现几乎在所有的情况下,统一地的方案在功能和EMC性能方面比分割地更优越. 分割地的方法还有吗? 在以下三种情况可以用到这种方法:一些医疗设备要求在与病人连接的电路和系统之间的漏电流很低;一些工业过程控 制设备的输出可能连接到噪声很大而且功率高的机电设备上;另外一种情况就是在PCB的布局受到特定限制时.在混合信号PCB板上通常有独立的数字和模拟电源,能够而且应该采用分割电源面.但是紧邻电源层的信号线不能跨越电源之间的间隙,而所有跨越该间隙的信号线都必须位于紧邻大面积的电路层上.在有些情况下,将模拟电源以PCB连接线而不是一个面来设计可以避免电源面的分割问题.
混合信号PCB设计是一个复杂的过程,设计过程要注意以下几点:
1. 将PCB分区为独立的模拟部分和数字部分.
2. 合适的零件布局.
3. A/D转换器跨分区放置.
4. 不要对地进行分割.在电路板的模拟部分和数字部分下面设统一地.
5. 在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线.
6. 实现模拟类比和数字电源分割.
7. 布线不能跨越分割电源面之间的间隙.
8. 必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上.
9. 分析返回地电流实际流过的路径和方式.
10.采用正确的布线规则.