關(guān)于混合信號(hào)接地，這些知識(shí)點(diǎn)很重要
發(fā)布時(shí)間：2020-12-24 10:40:14 點(diǎn)擊次數(shù)：256
關(guān)于混合信號(hào)接地的困惑本源
大多數(shù)ADC，DAC和其他混合信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)都研討了單個(gè)PCB的接地，通常是制造商自己的評(píng)估板。將這些法則應(yīng)用于doka或multiADC/DAC系統(tǒng)時(shí)，它將通常會(huì)讓人們覺(jué)得困惑。通常提議將PCB接地層分成模擬和數(shù)字層，將轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND引腳連接在一起，并在同一點(diǎn)連接模擬和數(shù)字接地層，如圖1所示。
圖1.混合信號(hào)IC接地：?jiǎn)蝹€(gè)PCB（典型評(píng)估/測(cè)試板）
這基本上會(huì)在混合信號(hào)設(shè)備上產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)“星”。所有高噪聲數(shù)字電流都通過(guò)數(shù)字電源注入數(shù)字接地層，然后回到到數(shù)字電源。它與電路板的敏感模擬部分隔離。系統(tǒng)星形接地構(gòu)造出現(xiàn)在混合信號(hào)設(shè)備中，其中模擬和數(shù)字接地層連接在一起。
此方法通常用于具有單個(gè)PCB和單個(gè)ADC/DAC的簡(jiǎn)便系統(tǒng)，不適用于多卡混合信號(hào)系統(tǒng)。在具有多個(gè)PCB或PCB在不同的ADC（甚至在同一DAC）上的系統(tǒng)中，模擬和數(shù)字接地層連接在多個(gè)點(diǎn)，從而可以成立接地環(huán)路，而單點(diǎn)“星形”接地系統(tǒng)是不或許的。由于上述緣故，該接地方法不適用于多卡系統(tǒng)。上面的方法應(yīng)當(dāng)用于低數(shù)字電流的混合信號(hào)IC。
低數(shù)字電流的混合信號(hào)IC的接地和去耦
須要將諸如放大器和參考電壓之類的敏感模擬元件作為參考，并去耦至模擬接地層。ADC和DAC（以及其他混合信號(hào)IC）具有低數(shù)字電流通常應(yīng)被視為模擬元件，乍一看，此要求似乎有點(diǎn)分歧，因?yàn)檗D(zhuǎn)換器具有模擬和數(shù)字接口，并且通常具有指定為模擬接地（AGND）和數(shù)字接地（@nz）的引腳@）。圖DGND可協(xié)助說(shuō)明這一難題。
圖 2。內(nèi)部數(shù)字電流低時(shí)混合信號(hào)IC正確接地
模擬和數(shù)字電路IC（例如ADC或DAC）內(nèi)部都通常維持接地，以免將數(shù)字信號(hào)耦合到模擬電路中。圖2顯示了一個(gè)簡(jiǎn)便的轉(zhuǎn)換器模型將芯片焊盤(pán)連接到封裝引腳將不可避免地產(chǎn)生引線鍵合電感和電阻。IC設(shè)計(jì)師對(duì)此無(wú)能為力，只是想清楚自己的意念，很快變動(dòng)的數(shù)字電流在b點(diǎn)產(chǎn)生電壓，并且不可避免地會(huì)通過(guò)雜散電容CSTRAY耦合到模擬電路的a點(diǎn)。此外，IC封裝的每對(duì)相鄰引腳之間約有0.2pF雜散電容，這也是不可避免的！IC設(shè)計(jì)師的任務(wù)是掃除這種影響并使芯片正常工作。
但是，為了防范更進(jìn)一步的耦合，AGND和DGND應(yīng)當(dāng)以最短的引線從外部連接并連接到模擬接地層。DGND連接中的任何附加阻抗都會(huì)在b點(diǎn)產(chǎn)生更多的數(shù)字噪聲。反過(guò)來(lái)，更多的數(shù)字噪聲將通過(guò)雜散電容耦合到模擬電路。請(qǐng)注意，將DGND連接到數(shù)字接地層會(huì)在AGND和DGND引腳的兩邊強(qiáng)加VNOISE，從而致使嚴(yán)重的噪聲。疑問(wèn)！
稱謂“DGND”表示此引腳連接到IC的數(shù)字地，但并不表示此引腳須要連接到系統(tǒng)的數(shù)字地?？梢詫⑵涓鼫?zhǔn)確地叫做IC的內(nèi)部“數(shù)字循環(huán)”。
這種安排的確或許給模擬接地層帶來(lái)少量數(shù)字噪聲，但是只要轉(zhuǎn)換器輸出不驅(qū)動(dòng)大扇出（通常不是以此方法設(shè)計(jì)），這些電流就十分小。最大限度地減小轉(zhuǎn)換器數(shù)字端口上的扇出（這也意味著較低的電流），還使轉(zhuǎn)換器邏輯變換波形受到振鈴的影響較小，并盡可能減低數(shù)字開(kāi)關(guān)電流，從而縮減了轉(zhuǎn)換器的輸出模擬端口耦合：通過(guò)插入一個(gè)有損耗的鐵氧體磁珠，如圖2所示，可以將邏輯電源引腳pin（VD）與模擬電源更進(jìn)一步隔離。轉(zhuǎn)換器將通過(guò)去耦電容從VD到DGND注入小環(huán)路（該路徑由圖中的紅線表示）。因此，瞬態(tài)數(shù)字電流不會(huì)出現(xiàn)在外部模擬接地層上，但僅限于循環(huán)。VDpindecoupling電容應(yīng)盡可能臨近轉(zhuǎn)換器安裝，以減少寄生電感。去耦電容應(yīng)為低電感陶瓷類別，通常在0.01μF（10nF）和0.1μF（100之間）之間nF）。
同樣，從未一種適用于所有應(yīng)用的接地方案，但是，通過(guò)明了選件并先行制訂準(zhǔn)則，可以大大減小疑問(wèn)。
