PCB布线文章问题，与大家共同讨论？

mygaojian · 发表于 2006-6-13 11:35:00

原文1：如果将A/D转换器中模拟放大器的电源和A/D转换器的数字电源接在一起，则很
有可能造成模拟部分和数字部分电路的相互影响
问题1：是否要求模拟电源和数字电源分别使用不同的稳压电源模块？两个稳压的输入电压是否要求用不同的电源呢？

原文2：如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面
问题2：“系统只采用一个参考面”这句话是什么意思呢？所谓的参考面是以哪里为标准？

原文3：有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线割间，一旦跨越了分隙布线，电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI问题。
问题3：所谓的数字地和模拟地分割开是否就是经常所说的在布线中分模拟地与数字地，然后在一点相连？原文中的“最关键的问题是不能跨越分割间隙布线割间”是什么意思？

原文4：如果必须对地线层进行分割，而且必须通过分割之间的间隙布线，可以先在被分割的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线。这样，在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径，从而使形成的环路面积很小。
问题4：原文提到“可以先在被分割的地之间进行单点连接”。如果在布线的下方进行单点连接，那么如何保证分割的模拟地和数字地最后的单点连接呢？

原文5：要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先了解高频电流的特性。高频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层。
问题5：原文提到“电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层”。信号电流从临近的电源层返回是如何理解呢？电流应该是从电源的正流向电源的负极，这里的信号电流怎么还会流回电源的正极呢？

原文6：在实际工作中一般倾向于使用统一地，而将PCB分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有层的模拟区内布线，而数字信号在数字电路区内布线。在这种情况下，数字信号返回电流不会流入到模拟信号的地。
问题6：使用统一地可否理解为：整个地层不分割，整层铺地。而所谓的模拟信号在模拟区布线，数字信号在数字区布线，这在实际布线时是不是很能控制啊？

原文7：因为大多数A/D转换器芯片内部没有将模拟地和数字地连接在一起，必须通过外部管脚实现模拟和数字地的连接)， DGND任何与外部阻抗都会通过寄生电容将更多的数字噪声耦合到IC内部的模拟电路上。按照这个连接的外建议，需要把A/D转换器的AGND和DGND管脚都连接到模拟地上，但这种方法会产生诸如数字信号去耦电容的接地端应该接到模拟地还是数字地的问题。
问题7：原文提到“DGND任何与外部阻抗都会通过寄生电容将更多的数字噪声耦合到IC内部的模拟电路上”寄生电源是DGND和哪里的寄生电容呢？寄生电容是如何将地噪声引入到芯片的呢？可以电容隔直流通交流的理论去理解吗？原文提到的“需要把A/D转换器的AGND和DGND管脚都连接到模拟地上，但这种方法会产生诸如数字信号去耦电容的接地端应该接到模拟地还是数字地的问题”实际这种问题怎么处理？

[br]+5 RD币

howk · 发表于 2006-6-13 17:44:00

好长好长的问题啊，[em03][em03] 1 。对于电源部分的处理，数字和模拟的电源从本质是就是不同的。2 。同一个参考层面，就是说要参考同样的地或者电源大面积铜箔。3 。数字地和模拟地一定要分开，走线不能跨越在它临近面层里的电源铜箔分割。4 。地平面的分割尽量避免，这里的侨接的意义是在满足单点连接的基础上，在此位置走线。5 。老大，这个问题就实在太业余了吧？要不自己回去翻翻书先？记得安培定则不？一根交变导线之外的磁场？6 。自己尽量如此控制，而且在整个系统的区域划分上，基本也是如此，就如手机，射频和基带部分分开。7 。寄生电容是管脚与接地点之间产生的。好长的问题，好长的回答，不过我自己觉得自己还是比较业余，请达人帮忙补充。谢谢[em15][em15][em15][br]+5 RD币

youngbird · 发表于 2006-6-13 21:24:00

确实是好长好长的问答。1。模拟与数字地分开，本质上是为了确保数字电流与模拟电流之间相互干扰。如果把两个地分开，自然就是将电流回路分开了，就不易相互干扰了。对于模拟电源与数字电源是否分开的问题，答案是当然的。对于交流信号来说，电源就是地。原因是一样的。2。对于电路的性能来说，数字地与模拟地开分是最好的，但对于EMC来说，却是共地（即参考同一个参考面）更好。这是一对矛盾。一般做法是，为了性能，分开数字地与模块地。在EMC方面，却通过其它一些办法来改善，比如，金属外壳屏蔽（金属外壳作为另外的同一个参考面）等。呵呵，这么解释得有点抽象。3。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，要是有个图就很好解释了。其实就是指走线从模拟地上走到数字地上，这样因为两个地是分割的，会因为电流环路面积变大，而导致其它噪声或信号完整性问题。先回答这几个问题吧。楼主还是很用心在看这些资料的，鼓励一下～～～[em08][em08]

mygaojian · 发表于 2006-6-14 08:56:00

继续问题：1.有些时候在实际中很难控制不在模拟地和数字地的分割区布线啊？这有什么好办法处理啊？2.区分模拟地和数字地后，测试模拟地的干扰信号应该比数字地小吧？那么区分模拟地和数字地的标准是什么呢？如果以74AC04电路产生驱动方波，这个驱动方波加到模拟芯片（CCD）的驱动信号输入管脚，那么74AC04的地是区分成模拟地还是数字地呢？3.如果按文章所说的在模拟地和数字地分割处布线需要在分割的布线处进行单点细线连接。那么经过这种连接后还能保证模拟地和数字地最终的一点接地了吗？在这里最终的一点接地怎么理解呢？

lvyi913 · 发表于 2006-7-16 16:12:00

1. 采用模拟地和数字地之间的连接桥，然后分割区的布线走在连接桥的上方。
2. 这个问题我不会，个人觉得是接到数字地上，没有这方面的实践经验。
3. 我觉得所谓单点连接意思：数字电路和模拟电路的回流信号不要相互影响，即数字部分的回流信号不要经过模拟地，模拟部分的回流信号不要经过数字地，而是各自回到电源。
嘿嘿，关公面前耍了一把大刀。这是我的理解，有错误请多多指教。

king001z · 发表于 2006-8-1 14:14:00

好文章，学习了！单点接地和星形接地是一样的吗？

myx100 · 发表于 2006-8-1 14:47:00

长知识了

hzq20024211 · 发表于 2006-8-12 15:05:00

谢谢，学习到了

duqingzhao · 发表于 2006-8-19 12:38:00

到目前为止，我"地“这个概念不是很理解，大家能否给我一个全面的讲解啊。谢谢。
比如，三极管一个地方接地，我不知道电流怎么流啊，不理界！

youngbird · 发表于 2006-8-26 15:24:00

地，对于信号，就是参考面
地，对于电流，就是回流路径

blueidea1122 · 发表于 2006-9-4 16:28:00

算是了解了一点[em01][em01]

eaglet · 发表于 2006-9-14 19:59:00

不是很理解，在PCB上到底怎么能区分开模拟地和数字地呢？

happier · 发表于 2006-9-15 18:00:00

对于问题4如果必须跨切割布线话，为了减小noise提高信号质量，也就是减小电流回路面积，可以这样在俩块plane 间加一个或几个stiching cap.

kelly49 · 发表于 2006-12-5 11:09:00

[em01]

youngbird · 发表于 2006-12-5 13:09:00

以下是引用mygaojian在2006-6-13 11:35:00的发言

原文4：如果必须对地线层进行分割，而且必须通过分割之间的间隙布线，可以先在被分割的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线。这样，在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径，从而使形成的环路面积很小。
问题4：原文提到“可以先在被分割的地之间进行单点连接”。如果在布线的下方进行单点连接，那么如何保证分割的模拟地和数字地最后的单点连接呢

就通过布线下方的分割之间连接点实现单点连接，其它地方的地都不相连。
这种布线方式，在DA与AD上是经常这样布线的：模拟地单独分出一块，就在AD或DA芯片的下方与数字地相连，模拟电源地去耦电容接到模拟地上，数字电源去耦电容接到数字地上

youngbird · 发表于 2006-12-5 13:13:00

原文5：要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先了解高频电流的特性。高频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层。[52RD.com]
问题5：原文提到“电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层”。信号电流从临近的电源层返回是如何理解呢？电流应该是从电源的正流向电源的负极，这里的信号电流怎么还会流回电源的正极呢？

请将电流理解为交流电流，它可以从地流到电源，也可以从电源流到地。以前我也一直把电流理解为直流电流，一定要克服这个理解问题，不然很多问题都会很难理解的

youngbird · 发表于 2006-12-5 13:20:00

原文6：在实际工作中一般倾向于使用统一地，而将PCB分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有层的模拟区内布线，而数字信号在数字电路区内布线。在这种情况下，数字信号返回电流不会流入到模拟信号的地。[52RD.com]
问题6：使用统一地可否理解为：整个地层不分割，整层铺地。而所谓的模拟信号在模拟区布线，数字信号在数字区布线，这在实际布线时是不是很能控制啊？

其它为什么要分割就是因为数字与模拟电路在PCB上可能会有交错，为避免相互之间的噪声耦合（主要是电流环路之间的耦合）而设置分割。如果PCB上，数字与模拟本身的区域划分是很明确的，不作分割，电路的环路也不会有耦合的话，为什么就一定要设置分割呢？
其实对于EMC与ESD而言，整片的地会更有利。

其实在理解上，只要能紧紧抓住电流环路最小化及环路之间尽可能避免重合区域，你就可以设计出很好的PCB，但这一句话中的内涵是需要你自己的挖掘的

youngbird · 发表于 2006-12-5 13:30:00

问题7：原文提到“DGND任何与外部阻抗都会通过寄生电容将更多的数字噪声耦合到IC内部的模拟电路上”寄生电源是DGND和哪里的寄生电容呢？寄生电容是如何将地噪声引入到芯片的呢？可以电容隔直流通交流的理论去理解吗？原文提到的“需要把A/D转换器的AGND和DGND管脚都连接到模拟地上，但这种方法会产生诸如数字信号去耦电容的接地端应该接到模拟地还是数字地的问题”实际这种问题怎么处理？

其实对于AD与DA，很多时候，你宁愿把它当作单纯的模拟器件，所谓的数字与模拟共用模拟电源与模拟地，在AD或DA与数字处理器电路之间通过地的桥接来实现电流环路的最小化，这种做法可以满足绝大多数应用场合。

对于寄生电容，是无处不在，是在大与小，影响大与影响小的问题。当信号线的阻抗大的时候，周边的噪声就很容易通过寄生电容耦合到这个信号线上，当小电流信号线与另一电流比较大的信号线并行走线时，大电流信号很容易通过寄生电感（变压器原理）耦合到小电流的信号线上。

你提到的所有问题，最终都可以归结到以下两句话来理解，当你真正理解了这两句话的涵义，这些问题都将不再成为问题：
信号与电源的电流环路面积最小化与不同环路之间的耦合最小化[/COLOR][/COLOR]

elnn · 发表于 2008-1-22 21:03:00

好贴好贴[em01]

cloney · 发表于 2008-1-23 15:44:00

由于数字电路的信号频率较高，容易在数字电源上产生脉动干扰，数字电路和模拟电路可以采用单点连接并，也可以用磁珠或10欧左右电阻隔开，也见过采用PI型低通滤波器分隔开的。还有就是模拟电路和数字电路尽量分成不同的区域。

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