淺談適用于大多數混合信號器件的一般接地原則

對于所有模擬設計而言，接地都是一個不容忽視的問題，而在基于 PCB的電路中，適當實施接地也具有同等重要的意義。數字和模擬設計工程師傾向于從不同角度考察混合信號器件， 本期為大家介紹一個適用于大多數混合信號器件的一般接地原則。

為什么需要單獨的數字地，模擬地？

數字電路具有噪聲，飽和邏輯（例如TTL和CMOS）在開關過程中會短暫地從電源吸入大電流。但由于邏輯級的抗擾度可達數百毫伏以上，因而通常對電源去耦的要求不高。相反，模擬電路非常容易受噪聲影響，包括在電源軌和接地軌上。因此，為了防止數字噪聲影響模擬性能，應該把模擬電路和數字電路分開。這種分離涉及到接地回路和電源軌的分開，對混合信號系統而言可能比較麻煩。

然而，如果高精度混合信號系統要充分發揮性能，則必須具有單獨的模擬地和數字地以及單獨電源，這一點至關重要。事實上，雖然有些模擬電路采用+5V單電源供電運行，但并不意味著該電路可以與微處理器、動態RAM、電扇或其他高電流設備共用相同+5V高噪聲電源。模擬部分必須使用此類電源以最高性能運行，而不只是保持運行。這一差別必然要求我們對電源軌和接地接口給予高度注意。

請注意，系統中的模擬地和數字地必須在某個點相連，以便讓信號都參考相同的電位。這個星點（也稱為模擬/數字公共點）要精心選擇，確保數字電流不會流入系統模擬部分的地。在電源處設置公共點通常比較便利。

關于AGND和DGND引腳

許多ADC和DAC都有單獨的“模擬地”（AGND）和“數字地”（DGND）引腳。在設備數據手冊上，通常建議用戶在器件封裝處將這些引腳連在一起。這點似乎與要求在電源處連接模擬地和數字地的建議相沖突；如果系統具有多個轉換器，這點似乎與要求在單點處連接模擬地和數字地的建議相沖突。

其實并不存在沖突。這些引腳的“模擬地”和“數字地”標記是指引腳所連接到的轉換器內部部分，而不是引腳必須連接到的系統地。對于ADC，這兩個引腳通常應該連在一起，然后連接到系統的模擬地。由于轉換器的模擬部分無法耐受數字電流經由焊線流至芯片時產生的壓降，因此無法在IC封裝內部將二者連接起來。但它們可以在外部連在一起。

ADC的接地連接

下圖顯示了ADC的接地連接這一概念。這樣的引腳接法會在一定程度上降低轉換器的數字噪聲抗擾度，降幅等于系統數字地和模擬地之間的共模噪聲量。但是，由于數字噪聲抗擾度經常在數百或數千毫伏水平，因此一般不太可能有問題。

【數據轉換器的AGND和DGND引腳應返回到系統模擬地?！?/p>

模擬噪聲抗擾度只會因轉換器本身的外部數字電流流入模擬地而降低。這些電流應該保持很小，通過確保轉換器輸出沒有高負載，可以最大程度地減小電流。實現這一目標的好方法是在ADC輸出端使用低輸入電流緩沖器，例如CMOS緩沖器–寄存器IC。

如果轉換器的邏輯電源利用一個小電阻隔離，并且通過0.1μF（100nF）電容去耦到模擬地，則轉換器的所有快速邊沿數字電流都將通過該電容流回地，而不會出現在外部地電路中。如果保持低阻抗模擬地，而能夠充分保證模擬性能，那么外部數字地電流所產生的額外噪聲基本上不會構成問題。