混合信号设计

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混合信号PCB 的分区设计
摘要：混合信号电路PCB 的设计很复杂，元器件的布局、布线以及电源和地线的处理将 直接影响到电路性能和电磁兼容性能。本文介绍的地和电源的分区设计能优化混合信号电路 的性能。 如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的 两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参 考面。相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐 射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比)；而如果信号不能通过尽可能小的环 路返回，就可能形成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环 路的电流大小以及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。 有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之 间的隔离。尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突 出。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线，电磁辐射和信号串 扰都会急剧增加。在PCB 设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI 问 题。

如图1 所示，我们采用上述分割方法，而且信号线跨越了两个地之间的间隙，信号电流 的返回路径是什么呢？假定被分割的两个地在某处连接在一起(通常情况下是在某个位置单 点连接)，在这种情况下，地电流将会形成一个大的环路。流经大环路的高频电流会产生辐
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