圖1：PCB中接地設計

對于線(xiàn)性系統而言，“地”是信號的基準點(diǎn)。遺憾的是，在單極性電源系統中，它還成為電源電流的回路。接地策略應用不當，可能?chē)乐負p害高精度線(xiàn)性系統的性能。

對于所有模擬設計而言，接地都是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，而在基于PCB的電路中，適當實(shí)施接地也具有同等重要的意義。幸運的是，某些高質(zhì)量接地原理，特別是接地層的使用，對于PCB環(huán)境是固有不變的。由于這一因素是基于PCB的模擬設計的顯著(zhù)優(yōu)勢之一，我們將在本文中對其進(jìn)行重點(diǎn)討論。

我們必須對接地的其他一些方面進(jìn)行管理，包括控制可能導致性能降低的雜散接地和信號返回電壓。這些電壓可能是由于外部信號耦合、公共電流導致的，或者只是由于接地導線(xiàn)中的過(guò)度IR壓降導致的。適當地布線(xiàn)、布線(xiàn)的尺寸，以及差分信號處理和接地隔離技術(shù)，使得我們能夠控制此類(lèi)寄生電壓。

我們將要討論的一個(gè)重要主題是適用于模擬/數字混合信號環(huán)境的接地技術(shù)。事實(shí)上，高質(zhì)量接地這個(gè)問(wèn)題可以—也必然—影響到混合信號PCB設計的整個(gè)布局原則。

目前的信號處理系統一般需要混合信號器件，例如模數轉換器(ADC)、數模轉換器(DAC)和快速數字信號處理器(DSP)。由于需要處理寬動(dòng)態(tài)范圍的模擬信號，因此必須使用高性能ADC和DAC。在惡劣的數字環(huán)境內，能否保持寬動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲與采用良好的高速電路設計技術(shù)密切相關(guān)，包括適當的信號布線(xiàn)、去耦和接地。

過(guò)去，一般認為“高精度、低速”電路與所謂的“高速”電路有所不同。對于A(yíng)DC和DAC，采樣（或更新）頻率一般用作區分速度標準。不過(guò)，以下兩個(gè)示例顯示，實(shí)際操作中，目前大多數信號處理IC真正實(shí)現了“高速”，因此必須作為此類(lèi)器件來(lái)對待，才能保持高性能。DSP、ADC和DAC均是如此。

所有適合信號處理應用的采樣ADC（內置采樣保持電路的ADC）均采用具有快速上升和下降時(shí)間（一般為數納秒）的高速時(shí)鐘工作，即使呑吐量看似較低也必須視為高速器件。例如，中速12位逐次逼近型(SAR) ADC可采用10 MHz內部時(shí)鐘工作，而采樣速率僅為500 kSPS。

Σ-Δ型ADC具有高過(guò)采樣比，因此還需要高速時(shí)鐘。即使是高分辨率的所謂“低頻”工業(yè)測量ADC（例如AD77xx-系列）吞吐速率達到10 Hz至7.5 kHz，也采用5 MHz或更高時(shí)鐘頻率工作，并且提供高達24位的分辨率。

更復雜的是，混合信號IC具有模擬和數字兩種端口，因此如何使用適當的接地技術(shù)就顯示更加錯綜復雜。此外，某些混合信號IC具有相對較低的數字電流，而另一些具有高數字電流。很多情況下，這兩種類(lèi)型的IC需要不同的處理，以實(shí)現最佳接地。

數字和模擬設計工程師傾向于從不同角度考察混合信號器件，本文旨在說(shuō)明適用于大多數混合信號器件的一般接地原則，而不必了解內部電路的具體細節。

通過(guò)以上內容，顯然接地問(wèn)題沒(méi)有一本快速手冊。遺憾的是，我們并不能提供可以保證接地成功的技術(shù)列表。我們只能說(shuō)忽視一些事情，可能會(huì )導致一些問(wèn)題。在某一個(gè)頻率范圍內行之有效的方法，在另一個(gè)頻率范圍內可能行不通。另外還有一些相互沖突的要求。處理接地問(wèn)題的關(guān)鍵在于理解電流的流動(dòng)方式。