【導讀】大多數ADC、DAC和其他混合信號器件數據手冊是針對單個(gè)PCB討論接地，通常是制造商自己的評估板。將這些原理應用于多卡或多ADC/DAC系統時(shí)，就會(huì )讓人感覺(jué)困惑茫然。通常建議將PCB接地層分為模擬層和數字層，并將轉換器的 AGND 和 DGND 引腳連接在一起，并且在同一點(diǎn)連接模擬接地層和數字接地層，如圖 1 所示。
圖 1. 混合信號 IC 接地：?jiǎn)蝹€(gè) PCB（典型評估/測試板）
這樣就基本在混合信號器件上產(chǎn)生了系統“星型”接地。所有高噪聲數字電流通過(guò)數字電源流入數字接地層，再返回數字電源；與電路板敏感的模擬部分隔離開(kāi)。系統星型接地結構出現在混合信號器件中模擬和數字接地層連接在一起的位置。
該方法一般用于具有單個(gè) PCB 和單個(gè) ADC/DAC 的簡(jiǎn)單系統，不適合多卡混合信號系統。在不同PCB（甚至在相同 PCB 上）上具有數個(gè)ADC 或 DAC的系統中，模擬和數字接地層在多個(gè)點(diǎn)連接，使得建立接地環(huán)路成為可能，而單點(diǎn)“星型”接地系統則不可能。鑒于以上原因，此接地方法不適用于多卡系統，上述方法應當用于具有低數字電流的混合信號IC。
具有低數字電流的混合信號IC的接地和去耦
敏感的模擬元件，例如放大器和基準電壓源，必須參考和去耦至模擬接地層。具有低數字電流的 ADC 和 DAC（和其他混合信號 IC）一般應視為模擬元件，同樣接地并去耦至模擬接地層。乍看之下，這一要求似乎有些矛盾，因為轉換器具有模擬和數字接口，且通常有指定為模擬接地(AGND)和數字接地(DGND)的引腳。圖 2 有助于解釋這一兩難問(wèn)題。
圖 2. 具有低內部數字電流的混合信號 IC 的正確接地
同時(shí)具有模擬和數字電路的 IC（例如 ADC 或 DAC）內部，接地通常保持獨立，以免將數字信號耦合至模擬電路內。圖 2 顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的轉換器模型。將芯片焊盤(pán)連接到封裝引腳難免產(chǎn)生線(xiàn)焊電感和電阻，IC 設計人員對此是無(wú)能為力的，心中清楚即可?？焖僮兓臄底蛛娏髟?B 點(diǎn)產(chǎn)生電壓，且必然會(huì )通過(guò)雜散電容 CSTRAY耦合至模擬電路的 A 點(diǎn)。此外，IC 封裝的每對相鄰引腳間約有 0.2 pF的雜散電容，同樣無(wú)法避免！IC 設計人員的任務(wù)是排除此影響讓芯片正常工作。
不過(guò)，為了防止進(jìn)一步耦合，AGND 和 DGND 應通過(guò)最短的引線(xiàn)在外部連在一起，并接到模擬接地層。DGND 連接內的任何額外阻抗將在 B點(diǎn)產(chǎn)生更多數字噪聲；繼而使更多數字噪聲通過(guò)雜散電容耦合至模擬電路。請注意，將 DGND 連接到數字接地層會(huì )在 AGND 和 DGND 引腳兩端施加VNOISE，帶來(lái)嚴重問(wèn)題！
“DGND”名稱(chēng)表示此引腳連接到 IC 的數字地，但并不意味著(zhù)此引腳必須連接到系統的數字地?？梢愿鼫蚀_地將其稱(chēng)為 IC 的內部“數字回路”。
這種安排確實(shí)可能給模擬接地層帶來(lái)少量數字噪聲，但這些電流非常小，只要確保轉換器輸出不會(huì )驅動(dòng)較大扇出（通常不會(huì )如此設計）就能降至最低。將轉換器數字端口上的扇出降至最低（也意味著(zhù)電流更低），還能讓轉換器邏輯轉換波形少受振鈴影響，盡可能減少數字開(kāi)關(guān)電流，從而減少至轉換器模擬端口的耦合。通過(guò)插入小型有損鐵氧體磁珠，如圖 2 所示，邏輯電源引腳 pin (VD)可進(jìn)一步與模擬電源隔離。轉換器的內部瞬態(tài)數字電流將在小環(huán)路內流動(dòng)，從 VD經(jīng)去耦電容到達 DGND （此路徑用圖中紅線(xiàn)表示）。因此瞬態(tài)數字電流不會(huì )出現在外部模擬接地層上，而是局限于環(huán)路內。VD 引腳去耦電容應盡可能靠近轉換器安裝，以便將寄生電感降至最低。去耦電容應為低電感陶瓷型，通常介于 0.01 μF (10 nF)和 0.1 μF (100 nF) 之間。
再強調一次，沒(méi)有任何一種接地方案適用于所有應用。但是，通過(guò)了解各個(gè)選項和提前進(jìn)行規則，可以最大程度地減少問(wèn)題。
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