合理的PCB接地设计可以降低混合信号系统中的EMI

当我住在费城时，我曾经开车上班一小时。那些做过长途通勤的人知道即使是5分钟的延误也会引发道路风暴。幸运的是，由于William Penn的精心设计，费城的城市规划特别有效。如果不是他在交通效率方面的努力，我会花更多的时间做手势而不是转向。有时设计混合信号PCB可能会感觉像城市道路规划。如果没有事先考虑它会导致PCB“道路狂暴”，并且发出与我的汽车喇叭一样多的电气“噪音”。保持电路板接地将使您开始使用电磁干扰（EMI）和无愤怒的PCB。以下是保持电路板平稳且良好接地的一些建议。

痕迹和倒水甚至看起来像道路。

混合信号接地的最佳实践

您知道接地解决方案通常需要专门为混合信号PCB量身定制，但是，有几种“最佳实践”可以帮助您解决问题。

在设计时，请记住选择最佳接地系统;总线，总线或平面。

总线：对于大多数混合信号系统的PCB而言，总线不是一个好的解决方案。总线导线的阻抗在系统频率下会非常大，这会导致大的电压降。

接地网：接地网可以是两层PCB的平衡解决方案，这些PCB没有足够的空间用于完整的PCB接地层，但不能接受与总线相关的电压降。网格不必是方形网格，但应尽可能多的区域。较大的区域将减小电网阻抗并允许更多的跟踪连接，这反过来缩短了电流返回路径。如果使用电网，请特别注意使某些AC/DC回路电流路径不交叉。

接地层：通常，PCB接地的最佳解决方案是全接地层。接地层几何结构可确保尽可能低的阻抗，并且通常提供最直接的电流返回路径。此外，完整的接地层将比接地网更多地屏蔽PCB。与电网一样，在将集成电路（IC）连接到PCB接地层时必须小心，以确保返回电流路径不会交叉。通常情况下，解决方案“更好”，成本越高。如果你像贵格会一样节俭，计算与使用总线或接地网相关的阻抗可能是值得的。

真正的接地是不像原理图那么容易。

一些混合信号设计可能会使用两个独立的接地层，试图将模拟和数字电路分开以降低EMI 。但是，具有两个完全独立的接地平面将意味着某些参考可能不同。这可能会给您带来错误。在具有一个数据转换器的电路中，可以使用铁氧体磁珠和肖特基二极管连接单独的接地层。但是，对于更一般的系统，可以合并两个接地平面，或者可以使用一个PCB接地平面。只要交流/直流电流返回路径不相互交叉，就会导致“串扰”（就像有人把我切断时“串扰”一样）。我建议使用一个坚固的地平面，最好是精心规划的电流返回路径。如果无法使用实心平面，请在平面中切出间隙，以分离AC/DC分量及其当前返回路径。具有间隙的接地平面仍然是连续的并且将是良好的参考，但是将向电路引入少量噪声。如果你切割间隙，不要在它们上方留下痕迹，因为间隙可以像天线一样。无论使用何种方法，请尽量缩短当前返回路径。这将有助于降低电流回路可以辐射的EMI。

如果PCB设计中有任何旁路或去耦电容，将它们直接连接到地平面将有助于降低EMI。快速接地这些电容可确保返回电流完成环路的路径非常短。如果电容器与地的连接路径太长，您的返回电流可能会走捷径并最终落到它们不应该的位置。

两个城市和IC都需要良好的基础

混合信号IC的实用技巧

如您所知，混合信号系统存在复杂性，但混合信号IC可能会引入更多复杂情况。这些的不同组合需要不同的解决方案，以下是处理混合信号IC时的一些提示。

带有单个混合信号IC的PCB

如果你'在您熟悉星形场之前，我们设计了音频电路。在设计仅具有一个混合信号IC的PCB时，星形接地可能是一个很好的解决方案。星形地面使用单个点作为参考而不是整个平面层。对于转换器和其他一些混合信号芯片，制造商通常建议将AGND和DGND引脚连接在芯片外部，这种连接可以作为您的星形接地。如果您使用两个单独的接地层和一个混合信号IC，您还可以在该点将两个机箱接地层连接在一起。星形接地的一个复杂因素是与星形接地的连接需要尽可能接近相同的长度。如果这种配置对您的电路不实用，最好使用另一种接地类型。

带有多个混合信号IC的PCB

如果你的印刷电路电路板使用多个混合信号IC，星形接地不实用。这是因为您需要在每个IC外壳的外部将每个IC的AGND和DGND连接在一起，所有这些都在完全相同的位置。威廉·佩恩甚至没有计划那个交叉点。如果您正在构建一个其上有多个混合信号IC的PCB，我建议使用带有间隙的接地层来分离返回电流，或者没有间隙和非常仔细检查的返回电流路径。

混合 - 信号系统接地需要仔细的布局规划，因为需要检查返回路径以减少EMI和“串扰”。如果一切看起来相同，则布局规划非常困难。我建议您使用PCB设计软件对组件和网络进行颜色编码，以便在使用混合信号IC时可以直观地分离交流和直流系统或引脚。 CircuitStudio®有文档显示如何更改印刷电路板上的颜色。

有时拥挤的高速公路和道路风暴是不可避免的，但拥挤的PCB则不然。良好的接地布局可以降低电路板上的EMI，让您免受愤怒。

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