有人建議將夾雜旌旗燈號(hào)電路板上的數(shù)字地和模仿地切割開,如許能完成數(shù)字地和模仿地之間的隔離。雖然這種辦法可行,然則存在良多潛在的問題,在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問題尤其凸起。最要害的問題是不克不及跨越切割間隙布線,一旦跨越了切割間隙布線,電磁輻射和旌旗燈號(hào)串?dāng)_都邑急劇添加。在PCB設(shè)計(jì)中最經(jīng)常見的問題就是旌旗燈號(hào)線跨越切割地或電源而發(fā)生EMI問題。
  我們采用上述切割辦法,并且旌旗燈號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙,旌旗燈號(hào)電流的返回途徑是什么呢?假定被切割的兩個(gè)地在某處銜接在一同(凡間狀況下是在某個(gè)地位單點(diǎn)銜接),在這種狀況下,地電流將會(huì)構(gòu)成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)發(fā)生輻射和很高的地電感,假如流過大環(huán)路的是低電平模仿電流,該電流很輕易遭到外部旌旗燈號(hào)攪擾。最蹩腳的是當(dāng)把切割地在電源處銜接在一同時(shí),將構(gòu)成一個(gè)十分大的電流環(huán)路。別的,模仿地和數(shù)字地經(jīng)過一個(gè)長導(dǎo)線銜接在一同會(huì)組成偶極天線。
  調(diào)查電流回流到地的途徑和方法是優(yōu)化夾雜旌旗燈號(hào)電路板設(shè)計(jì)的要害。很多設(shè)計(jì)工程師僅僅思索旌旗燈號(hào)電流從哪兒流過,而疏忽了電流的詳細(xì)途徑。假如必需對(duì)地線層進(jìn)行切割,并且必需經(jīng)過切割之間的間隙布線,可以先在被切割的地之間進(jìn)行單點(diǎn)銜接,構(gòu)成兩個(gè)地之間的銜接橋,然后經(jīng)過該銜接橋布線。如許,在每一個(gè)旌旗燈號(hào)線的下方都可以供應(yīng)一個(gè)直接的電流回流途徑,然后使構(gòu)成的環(huán)路面積很小。
  采用光隔離器件或變壓器也能完成旌旗燈號(hào)跨越切割間隙。關(guān)于前者,跨越切割間隙的是光旌旗燈號(hào);在采用變壓器的狀況下,跨越切割間隙的是磁場。還有一種可行的方法是采用差分旌旗燈號(hào):旌旗燈號(hào)從一條線流入從別的一條旌旗燈號(hào)線返回,這種狀況下,不需求地作為回流途徑。
  要深化討論數(shù)字旌旗燈號(hào)對(duì)模仿旌旗燈號(hào)的攪擾必需先調(diào)查高頻電流的特征。高頻電流老是選擇阻抗最小(電感最低),直接位于旌旗燈號(hào)下方的途徑,因而返回電流會(huì)流過臨近的電路層,而無論這個(gè)臨近層是電源層照樣地線層。
  在實(shí)踐任務(wù)中普通傾向于運(yùn)用一致地,而將PCB分區(qū)為模仿局部和數(shù)字局部。模仿旌旗燈號(hào)在電路板一切層的模仿區(qū)內(nèi)布線,而數(shù)字旌旗燈號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。在這種狀況下,數(shù)字旌旗燈號(hào)返回電流不會(huì)流入到模仿旌旗燈號(hào)的地。
  只要將數(shù)字旌旗燈號(hào)布線在電路板的模仿局部之上或許將模仿旌旗燈號(hào)布線在電路板的數(shù)字局部之上時(shí),才會(huì)呈現(xiàn)數(shù)字旌旗燈號(hào)對(duì)模仿旌旗燈號(hào)的攪擾。呈現(xiàn)這種問題并不是由于沒有切割地,真正的緣由是數(shù)字旌旗燈號(hào)的布線不恰當(dāng)。
  PCB設(shè)計(jì)采用一致地,經(jīng)過數(shù)字電路和模仿電路分區(qū)以及適宜的旌旗燈號(hào)布線,凡間可以處理一些比擬堅(jiān)苦的結(jié)構(gòu)布線問題,還也不會(huì)發(fā)生因地切割帶來的一些潛在的費(fèi)事。在這種狀況下,元器件的結(jié)構(gòu)和分區(qū)就成為決議設(shè)計(jì)好壞的要害。假如結(jié)構(gòu)布線合理,數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字局部,不會(huì)攪擾模仿旌旗燈號(hào)。關(guān)于如許的布線必需細(xì)心地反省和查對(duì),要包管百分之百恪守布線規(guī)矩。不然,一條旌旗燈號(hào)線走線欠妥就會(huì)徹底毀壞一個(gè)原本十分不錯(cuò)的電路板。
  在將A/D轉(zhuǎn)換器的模仿地和數(shù)字地管腳銜接在一同時(shí),大大都的A/D轉(zhuǎn)換器廠商會(huì)建議:將AGND和DGND管腳經(jīng)過最短的引線銜接到統(tǒng)一個(gè)低阻抗的地上(注:由于大大都A/D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部沒有將模仿地和數(shù)字地銜接在一同,必需經(jīng)過外部管腳完成模仿和數(shù)字地的銜接),任何與DGND銜接的外部阻抗都邑經(jīng)過寄生電容將更多的數(shù)字噪聲耦合到IC內(nèi)部的模仿電路上。依照這個(gè)建議,需求把A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND管腳都銜接到模仿地上,但這種辦法會(huì)發(fā)生諸如數(shù)字旌旗燈號(hào)去耦電容的接地端應(yīng)該接到模仿地照樣數(shù)字地的問題。
  假如系統(tǒng)僅有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,上面的問題就很輕易處理。如圖3中所示,將地切割開,在A/D轉(zhuǎn)換器下面把模仿地和數(shù)字地局部銜接在一同。接納該辦法時(shí),必需包管兩個(gè)地之間的銜接橋?qū)挾扰cIC等寬,而且任何旌旗燈號(hào)線都不克不及跨越切割間隙。
  假如系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器較多,例如10個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器如何銜接呢?假如在每一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模仿地和數(shù)字地銜接在一同,則發(fā)生多點(diǎn)相連,模仿地和數(shù)字地之間的隔離就毫無意義。而假如不如許銜接,就違背了廠商的要求。
  最好的方法是開端時(shí)就用一致地。如圖4所示,將一致的地分為模仿局部和數(shù)字局部。如許的結(jié)構(gòu)布線既知足了IC器件廠商對(duì)模仿地和數(shù)字地管腳低阻抗銜接的要求,還又不會(huì)構(gòu)成環(huán)路天線或偶極天線而發(fā)生EMC問題。
  假如對(duì)夾雜旌旗燈號(hào)PCB設(shè)計(jì)采用一致地的做法心存疑慮,可以采用地線層切割的辦法對(duì)整個(gè)電路板結(jié)構(gòu)布線,在設(shè)計(jì)時(shí)留意盡量使電路板在后邊實(shí)行時(shí)易于用間距小于1/2英寸的跳線或0歐姆電阻將切割地銜接在一同。留意分區(qū)和布線,確保在一切的層上沒稀有字旌旗燈號(hào)線位于模仿局部之上,也沒有任何模仿旌旗燈號(hào)線位于數(shù)字局部之上。并且,任何旌旗燈號(hào)線都不克不及跨越地間隙或是切割電源之間的間隙。要測試該電路板的功用和EMC功能,然后將兩個(gè)地經(jīng)過0歐姆電阻或跳線銜接在一同,從新測試該電路板的功用和EMC功能。比擬測試后果,會(huì)發(fā)現(xiàn)簡直在一切的狀況下,一致地的方案在功用和EMC功能方面比切割地更優(yōu)勝。
  切割地的辦法還有效嗎?
  在以下三種狀況可以用到這種辦法:一些醫(yī)療設(shè)備要求在與病人銜接的電路和系統(tǒng)之間的漏電流很低;一些工業(yè)進(jìn)程節(jié)制設(shè)備的輸出能夠銜接到噪聲很大并且功率高的機(jī)電設(shè)備上;別的一種狀況就是在PCB的結(jié)構(gòu)遭到特定限制時(shí)。
  在夾雜旌旗燈號(hào)PCB板上凡間有自力的數(shù)字和模仿電源,可以并且應(yīng)該采用切割電源面。然則緊鄰電源層的旌旗燈號(hào)線不克不及跨越電源之間的間隙,而一切跨越該間隙的旌旗燈號(hào)線都必需位于緊鄰大面積地的電路層上。在有些狀況下,將模仿電源以PCB銜接線而不是一個(gè)面來設(shè)計(jì)可以防止電源面的切割問題。
  夾雜旌旗燈號(hào)PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的進(jìn)程,設(shè)計(jì)進(jìn)程要留意以下幾點(diǎn):
  1.將PCB分區(qū)為自力的模仿局部和數(shù)字局部。 2.適宜的元器件結(jié)構(gòu)。 3.A/D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。 4.不要對(duì)地進(jìn)行切割。在電路板的模仿局部和數(shù)字局部下面敷設(shè)一致地。 5.在電路板的一切層中,數(shù)字旌旗燈號(hào)只能在電路板的數(shù)字局部布線。 6.在電路板的一切層中,模仿旌旗燈號(hào)只能在電路板的模仿局部布線。 7.完成模仿和數(shù)字電源切割。 8.布線不克不及跨越切割電源面之間的間隙。 9.必需跨越切割電源之間間隙的旌旗燈號(hào)線要位于緊鄰大面積地的布線層上。 10.剖析返回地電流實(shí)踐流過的途徑和方法。 11.采用準(zhǔn)確的布線規(guī)矩。