混合信号系统接地揭秘之第二部分

21ic讯 本文是系列文章(共2部分)的第2部分。第1部分(见参考1)为你解释了一些典型专业术语和接地层，并介绍了分区方法。第2部分将讨论分割接地层的利弊。另外，文章还将解释多转换器和多板系统接地。

如果分割接地层并且线路穿过分割线(如图1所示)，那么电流返回通路在哪里呢?假设两个层在某处连接(通过在一个单独点)，则返回电流必在该大型环路内流动。大型环路内的高频电流产生辐射和高接地电感。大型环路内的低电平模拟电流易受干扰的影响。

图1 穿过接地层分割的信号线迹

如果两个层仅在电源处连接(图2)，则返回电流被迫直接流回电源接地，这是一个真正的大型环路!另外，不幸的是，不同RF电势下使用长线缆连接的模拟和数字接地层，形成一个非常有效的偶极天线。

图2在电源位置连接的分割层

首选使用一个持续接地层以避免这种长接地环路，但是如果使用分割接地层绝对必要并且线路穿过分割线，则各层应首先在一个位置连接，以形成一个返回电流的桥(图3)。对所有线路进行布局，让它们穿过该桥，直接在每条线路下面提供一条返回通路，从而产生一个非常小的环路面积。这种方法的典型应用是权衡何时使用高分辨率(≥20-bit)Σ-Δ模数转换器(ADC)。

图3 线路接地层桥接

通过分割层传输信号的其它方法是使用光隔离器(通过光)、变压器(通过磁场)或者一个真正的差动信号(信号沿一条线路传输，然后在另一条线路上返回，无需返回电流接地)。

一种更好的方法是“分区”。仅使用一个接地层始终为首选，把PCB划分为模拟部分和数字部分(参见图4b)。模拟信号必须安排在板的模拟部分，而数字信号必须安排在板的数字部分，并且所有层上都有这两个部分。在这种情况下，数字返回电流不会存在于接地层的模拟部分，并且保持在数字信号线迹下面。图4比较了一个分割层和一个分区层。

图4 接地层布局

分区方法存在的唯一问题是，当模拟信号错误地安排在板的数字部分(反之亦然)时则难以有效，如图5所示。因此，对于所有PCB布局而言，重点是使用一个单个接地层，把它划分为模拟和数字部分，然后运用信号安排原则。

图5 错误安排的数字信号线迹