关于混合信号接地，这些知识点很重要
发布时间：2021-03-11 14:29:03 点击次数：202
混合信号接地的困惑本源
大多数 ADC、DAC 和其他混合信号器材数据手册是针对单个 PCB 讨论接地，一般是制造商自己的评价板。将这些原理应用于多卡或多 ADC/DAC 体系时，就会让人感觉困惑茫然。一般建议将 PCB 接地层分为模仿层和数字层，并将转换器的 AGND 和 DGND 引脚衔接在一起，并且在同一点衔接模仿接地层和数字接地层。
这样就基本在混合信号器材上发生了体系“星型”接地。一切高噪声数字电流经过数字电源流入数字接地层，再回来数字电源;与电路板灵敏的模仿部分隔脱离。体系星型接地结构出现在混合信号器材中模仿和数字接地层衔接在一起的方位。
该办法一般用于具有单个 PCB 和单个 ADC/DAC 的简略体系，不适合多卡混合信号体系。在不同 PCB(甚至在相同 PCB 上)上具有数个 ADC 或 DAC 的体系中，模仿和数字接地层在多个点衔接，使得建立接地环路成为或许，而单点“星型”接地体系则不或许。鉴于以上原因，此接地办法不适用于多卡体系，上述办法应当用于具有低数字电流的混合信号 IC。
具有低数字电流的混合信号 IC 的接地和去耦
灵敏的模仿元件，例如放大器和基准电压源，有必要参阅和去耦至模仿接地层。具有低数字电流的 ADC 和 DAC(和其他混合信号 IC)一般应视为模仿元件，同样接地并去耦至模仿接地层。乍看之下，这一要求好像有些对立，由于转换器具有模仿和数字接口，且一般有指定为模仿接地(AGND)和数字接地(DGND)的引脚。图 2 有助于解说这一两难问题。
同时具有模仿和数字电路的 IC(例如 ADC 或 DAC)内部，接地一般坚持独立，避免将数字信号耦合至模仿电路内。图 2 显现了一个简略的转换器模型。将芯片焊盘衔接到封装引脚难免发生线焊电感和电阻，IC 设计人员对此是无能为力的，心中清楚即可。快速变化的数字电流在 B 点发生电压，且必然会经过杂散电容 CSTRAY 耦合至模仿电路的 A 点。此外，IC 封装的每对相邻引脚间约有 0.2 pF 的杂散电容，同样无法避免!IC 设计人员的任务是排除此影响让芯片正常作业。
不过，为了避免进一步耦合，AGND 和 DGND 应经过最短的引线在外部连在一起，并接到模仿接地层。DGND 衔接内的任何额定阻抗将在 B 点发生更多数字噪声;继而使更多数字噪声经过杂散电容耦合至模仿电路。请注意，将 DGND 衔接到数字接地层会在 AGND 和 DGND 引脚两端施加 VNOISE，带来严重问题!
“DGND”称号表示此引脚衔接到 IC 的数字地，但并不意味着此引脚有必要衔接到体系的数字地。可以更准确地将其称为 IC 的内部“数字回路”。
这种安排的确或许给模仿接地层带来少量数字噪声，但这些电流十分小，只需保证转换器输出不会驱动较大扇出(一般不会如此设计)就能降至最低。将转换器数字端口上的扇出降至最低(也意味着电流更低)，还能让转换器逻辑转换波形少受振铃影响，尽或许减少数字开关电流，从而减少至转换器模仿端口的耦合。经过插入小型有损铁氧体磁珠，如图 2 所示，逻辑电源引脚 pin (VD)可进一步与模仿电源阻隔。转换器的内部瞬态数字电流将在小环路内活动，从 VD 经去耦电容到达 DGND (此路径用图中红线表示)。因而瞬态数字电流不会出现在外部模仿接地层上，而是局限于环路内。VD 引脚去耦电容应尽或许靠近转换器装置，以便将寄生电感降至最低。去耦电容应为低电感陶瓷型，一般介于 0.01 μF (10 nF)和 0.1 μF (100 nF) 之间。
