数字地和模拟地都是地，为啥要将它们分开呢？

数字地和模拟地都是地，两者本质是一致的，但我们为啥要将它们分开呢？

先听一个故事吧。在我们公司的商务楼，2楼是搞模拟的，3楼是搞数字的，整幢楼只有一部电梯，平时人少的时候还好办，上2楼上3楼互不影响。但每天上下班的时候就不得了了，人多得很，搞数字的要上3楼，总是被2楼搞模拟的人影响，2楼搞模拟的人要下楼，总是要等电梯上了3楼再下来，互相影响很是麻烦。

商务楼的物业为解决这个问题，提出了2个方案：第1个：电梯扩大，可以装更多的人，电梯大了是好，但公司会招人，人又多了，再换电梯，再招人...永远死循环。有一个办法到挺好，大家索性不要坐电梯，直接往下跳，不管2楼的3楼的，肯定解决问题，但肯定会出问题。第2个：装2部电梯，一部专门上2楼，另一部专门上3楼，Wonderful！太机智了，这样2层楼面的工作人员就互不影响了，明白了否？

数字地、模拟地互相会影响不是因为一个叫数字，一个叫模拟，而是他们用了同一部电梯：地；而这部电梯所用的井道就是我们在PCB上布的地线。模拟回路的电流走这条线，数字回路的电流也走这条线，本来无可厚非，线布着就是用来导通电流的，可问题出在这根线上有电阻！而且最根本的问题是走这条线的电流要去2个不同的回路，假设一下：有2股电流，数流，模流同时从地出发，有2个器件：数字件和模拟件。若2个回路不分开，数流模流走到数字件的接地端前的时候，损耗的电压为V=（数流+模流）X走线电阻。相当于数字器件的接地端相对于地端升高了V，数字器件不满意了，我承认会升高少许电压，数流的那部分我认了，但模流的为什么要加在我头上？同理模拟器件也会同样抱怨！

两个解决方案：第1个：你布的PCB线没有阻抗，自然不会引起干扰，就像2、3楼直接往下跳，那是井道最宽的时候，也就是可以装一个无限大的电梯，自然谁都不影响谁，但谁都知道，This is mission impossible！第2个：2条回路分开走，数流、模流分开，既数地、模地分开。同理，有时虽在模拟回路中，但也要分大、小电流回路，就是避免相互干扰。所谓的干扰就是：2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压，这2部分电压互相叠加而产生的。

简单来说：数字地是数字电路部分的公共基准端，即数字电压信号的基准端；模拟地是模拟电路部分的公共基准端，模拟信号的电压基准端（零电位点）。

01、分数字地和模拟地的原因

由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波，如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。

既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。存在问题的根本原因是，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，在接入点将数字地和模拟地分开，就是为了将数字地和模拟地的共地电阻降到最小。

02、数字地和模拟地处理的基本原则

如果把模拟地和数字地大面积直接相连的话，会导致互相干扰，不短接又不妥。

对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用单点接地，这是抑制地线干扰的最佳选择，主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取分开接地和单点接地相结合的方式。

另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声，方法是：尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；满接地，即除传输信号的印制线以外，其他部分全作为地线，不要有无用的大面积铜箔。

地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路所包围面积不可过大，以免仪器处于强磁场中时，产生感应电流。

但如果只是低频电路，则应避免地线环路，数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D，则只在此处单点共地。

低频中没有多大影响，但建议模拟和数字单点接；高频时，可通过磁珠把模拟和数字地单点共地。

03、解决方法

模拟地和数字地间的串接可以采用四种方式：1）用磁珠连接；2）用电容连接，利用电容隔直通交的原理；3）用电感连接，一般用几uH到数十uH；4）用0欧姆电阻连接。

一般情况下，用0欧电阻是最佳选择：1）可保证直流电位相等；2）单点接地，限制噪声；3）对所有频率的噪声都有衰减作用，0欧电阻也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过。

磁珠采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感，有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100MHz，它在低频时电阻比电感小得多。

铁氧体磁珠是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声，可用于直流和交流输出，还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。在电路中只要导线穿过它即可，当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。

04、电感与磁珠的区别

有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈，少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠。电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件，电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策。

磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰，两者都可用于处理EMC、EMI问题。

电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上，在模拟地和数字地结合的地方用磁珠，作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感，但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的。只是频率特性不同罢了，磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。

电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。

两者都可用于处理EMC、EMI问题，磁珠是用来吸收超高频信号，像一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路都需要在电源输入部分加磁珠。而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。

05、几种方法综述

电容隔直通交，造成浮地，电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联，那就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效，串联的话就显得不伦不类。电感体积大，杂散参数多，特性且不稳定，离散分布参数不好控制，电感也是陷波，LC谐振对噪点有特效。磁珠的等效电路相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制，电阻在所有频带上都有衰减作用（0欧电阻也有阻抗），这点比磁珠强。

总之，模拟地和数字地要单点共地，建议不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。






审核编辑：刘清