如何区分模拟地和数字地？电路设计之在PCB布局中正确设置地线

Part 01

前言

什么是接地？所谓接地其实就是系统中所有信号的参考点。理想情况下，地线上只有零伏的电势。但是在现实世界中，所谓地平面其实就是具有一定阻抗能力的导体所承载的信号。有了阻抗，那么流过该地面的电流会导致导体上的电势在不同点处不同。通过保持较低的地线导体阻抗可实现良好接地，从而最大程度地减少地线上的电势差。在设计多层电路板时，一般专门设置一层用于接地层，接地层中大面积的铜箔会降低地平面上的阻抗。

Part 02

地平面分割

一般来说，许多人将接地平面分为模拟部分和数字部分，并在整个平面上进行了分割。模拟电路位于平面的模拟部分之上，而系统的数字部分位于数字部分之上。最终，这两个接地点重新归为系统电源。但是我们经常会遇到一些IC，内部集成了模拟电路和数字电路，那么我们怎么处理这种器件的接地呢？

就拿数据转换器来说，无论是数模转换器（D / A）还是模数转换器（A / D），通常都跨接在此部分上，而且一般有两个接地引脚：一个称为模拟接地（AGND），另一个是数字地（DGND）。很多人看到这里会想当然地认为模拟地引脚接到模拟地平面，数字地引脚接到数字地平面，这样的想法是不对的，接下来我们会分析。

在IC数据手册上，厂家一般会建议用户在器件封装处将AGND和DGND连在一起。这点似乎与要求区分模拟地和数字地的建议相冲突，其实并不存在冲突。这些引脚的“模拟地”和“数字地”标记是指引脚所连接到的转换器内部部分，而不是引脚必须连接到的系统地。对于ADC，这两个引脚通常应该连在一起，然后连接到系统的模拟地。由于转换器的模拟部分无法耐受数字电流经由焊线流至芯片时产生的压降，因此无法在 IC 封装内部将二者连接起来，但它们可以在外部连在一起。所以芯片外部虽然AGND和DGND连在一起了，但是内部其实分开的，二者只是取同一个参考点而已。

Part 03

ADC的电源线处理方法

说完了地线，我们再说说ADC的电源线处理方法，其实就是把IC的电源一分为二，通过磁珠进行隔离，从而避免数字电路中的干扰通过电源串扰到模拟电路中，其中红色线连接的是IC的去耦电容，去耦电容接到数字地上，要记住，去耦电容要距离数字电源供电端越近越好，从而实现最小的去耦环路。

那么两个地平面怎么连接呢？一般来说可以用0R电阻，或者磁珠，或者背靠背肖特基二极管，0R电阻其实是有一定阻值的，对于干扰信号有一定的减弱作用，同时电阻的高频等效模型中，在高频条件下，电阻能表现出电感特性，还能起到电感滤波的作用，磁珠的话也是一样，在高频条件下，会表现出感性，但是对于低频干扰，就比较无能为力了，对于二极管，要选用低正向压降的肖特基二极管，由于二极管的单向导电性，能有效避免串扰在两个地平面之间形成回路。

Part 04

总结

所以总结一下就是，地平面要分为模拟地和数字地两大区，模拟电路以及数字电路按区放置，同时电源也要区分，两大地平面要通过磁珠或者二极管进行隔离。