混合信号PCB的分区设计

文章摘要：如果系统仅有一个 A/D 转换器，上面的问题就很容易解决。如图 3 中所示，将地分割开，在 A/D 转换器下面把仿真地和数字地部分连接在一起。采取该方法时，必须保证两个地之间的连接桥宽度与 IC 等宽，并且任何信号线都不能跨越分割间隙。 如果系统中 A/D 转换器较多，例如 10 个 A/D 转换器怎样连接呢？如果在每一个 A/D 转换器的下面都将仿真地和数字地连接在一起，则产生多点相连，仿真地和数字地之间的隔离就毫无意义。而如果不这样连接，就违反了厂商的要求。 最好的办法是开始时就用统一地。如图 4 所示，将统一的地分为仿真部分和数字部分。这样的布局布线既满足了 IC 器件厂商对仿真地和数字

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　　如果系统仅有一个 A/D 转换器，上面的问题就很容易解决。如图 3 中所示，将地分割开，在 A/D 转换器下面把仿真地和数字地部分连接在一起。采取该方法时，必须保证两个地之间的连接桥宽度与 IC 等宽，并且任何信号线都不能跨越分割间隙。

　　如果系统中 A/D 转换器较多，例如 10 个 A/D 转换器怎样连接呢？如果在每一个 A/D 转换器的下面都将仿真地和数字地连接在一起，则产生多点相连，仿真地和数字地之间的隔离就毫无意义。而如果不这样连接，就违反了厂商的要求。

　　最好的办法是开始时就用统一地。如图 4 所示，将统一的地分为仿真部分和数字部分。这样的布局布线既满足了 IC 器件厂商对仿真地和数字地管脚低阻抗连接的要求，同时又不会形成环路天线或偶极天线而产生 EMC 问题。

　　如果对混合信号 PCB 设计采用统一地的做法心存疑虑，可以采用地线层分割的方法对整个电路板布局布线，在设计时注意尽量使电路板在后边实验时易于用间距小于 1/2 英寸的跳线或 0 欧姆电阻将分割地连接在一起。注意分区和布线，确保在所有的层上没有数字信号线位于仿真部分之上，也没有任何仿真信号线位于数字部分之上。而且，任何信号线都不能跨越地间隙或是分割电源之间的间隙。要测试该电路板的功能和 EMC 性能，然后将两个地通过 0 欧姆电阻或跳线连接在一起，重新测试该电路板的功能和 EMC 性能。比较测试结果，会发现几乎在所有的情况下，统一地的方案在功能和 EMC 性能方面比分割地更优越。

　　1 分割地的方法还有用吗？

　　在以下三种情况可以用到这种方法︰一些医疗设备要求在与病人连接的电路和系统之间的漏电流很低；一些工业过程控制设备的输出可能连接到噪声很大而且功率高的机电设备上；另外一种情况就是在 PCB 布局受到特定限制时。

　　在混合信号 PCB 板上通常有独立的数字和仿真电源，能够而且应该采用分割电源面。但是紧邻电源层的信号线不能跨越电源之间的间隙，而所有跨越该间隙的信号线都必须位于紧邻大面积地的电路层上。在有些情况下，将仿真电源以 PCB 连接线而不是一个面来设计可以避免电源面的分割问题。

　　2 混合信号 PCB 设计是一个复杂的过程，设计过程要注意以下几点︰

　　将 PCB 分区为独立的仿真部分和数字部分。
　　合适的元器件布局。
　　A/D 转换器跨分区放置。
　　不要对地进行分割。在电路板的仿真部分和数字部分下面敷设统一地。
　　在电路板的所有层中，数字信号只能在电路板的数字部分布线。
　　在电路板的所有层中，仿真信号只能在电路板的仿真部分布线。
　　实现仿真和数字电源分割。
　　布线不能跨越分割电源面之间的间隙。
　　必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上。
　　分析返回地电流实际流过的路径和方式。
　　采用正确的布线规则。  

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