層疊之?dāng)?shù)字地與模擬地

2017-10-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1數(shù)字地與模擬地

再次引用下周偉的這篇文章

所有以電壓電平為工作特性的電氣設(shè)備都需要有參考,也就是說電壓電平都是相對于這個參考來說的,而這個參考絕大多數(shù)情況下是0v,最后大家約定俗成的把這個0v參考叫成了“地”。

點擊回顧全文:《EMC與地之重新認識地》

題外話:看過小編之前文章的朋友,都知道小編喜歡偶爾聽聽邏輯思維,羅胖子在7月9號的文章叫《時間分配的學(xué)問:“睡著”就能掙錢》。提到說寫文章就是高杠桿率的工作,把一個問題談透之后,這個礦就是你的。當(dāng)別人碰到類似的話題的時候是繞不過你的文章的。高速先生的文章不知道什么時候能達到這個境界,能讓大家提到串?dāng)_,端接,阻抗這些話題,第一時間想到就是我們的文章。朝這個方向努力哈,至少現(xiàn)在我想到要寫和“地”相關(guān)的文章的時候,我就會想起引用周偉的這篇文章,以及江南兄經(jīng)典的回答互動:

“對于長江,歸流到東海;對于湘江,歸流到長江;對于瀏陽河,彎過了幾道灣到湘江。大地就像海洋,信號就像降水,河流就像信號回流,信號總是尋找阻抗最低的導(dǎo)體回流。海平面雖然是歸宿又精準,但讓海拔100米,局部小區(qū)域的湘潭的河水奔流到海,巨大落差,激起千層浪。遠親不如近鄰,對于信號來說,阻抗最低的鄰居是最好的回流路徑?！?

所以,數(shù)字地也好,模擬地也罷,都是朝著海平面歸流而去。之所以區(qū)分出來數(shù)字地,模擬地,只是因為我們希望模擬地更加“干凈”,不要被數(shù)字地的“噪聲”所干擾。

2數(shù)?；旌显O(shè)計的幾種“地”分割方法

我們先不講“地”吧,先講講一個故事:

Long long ago, far far away, 有一個小島,島離大陸之間有一個海峽,大家隔海相望。島上的人們過著與世隔絕的生活,一切自給自足。大陸上則是燈紅酒綠聲色犬馬,但是這一些都影響不到島民,因為中間隔著一個海峽。

島上只能種菜,畜牧,但是手工業(yè)不發(fā)達,島民希望能從大陸買來更多的生活物品,大陸也希望能從島上采購原生態(tài)的蔬果以及新鮮的牛奶。需求產(chǎn)生動力,大家從大陸造了一座橋連接這個海島,橋上設(shè)了關(guān)卡,出入要檢查“通行證”,交易要收稅。甚至還頒布了“限奶令”,規(guī)定一次只能從島上帶兩瓶牛奶,帶多了要處罰。于是牛車馬車汽車從橋上經(jīng)過,在交換各種物品的時候,島民也接觸到了大陸更加嘈雜的生活方式,心生向往。這時候,如果有人不從橋上走,而是直接跳海游過去,或者造個小船運貨,這叫“走私”或者“偷渡”,抓到是要重罰的。

隨著海島與大陸的生意越來越繁忙,更多的車子要進出,一座橋已經(jīng)忙不過來,于是要造更多的橋,甚至直接填海,把海島和大陸連為一體。大家可以自由進出,但是不能擅自定居。

引用下《Cadence印刷電路板設(shè)計:Allegro PCB Editor設(shè)計指南(第2版)》這本書的數(shù)模混合設(shè)計建議章節(jié):

下面介紹實際設(shè)計中針對模擬數(shù)字電源地的分區(qū)和分割問題,以及接地的技巧。

如圖10-25所示,是數(shù)模混合設(shè)計進行地區(qū)域分割的幾種常見方式:

對數(shù)模電源地區(qū)域進行嚴格分割,但是實際布線沒有區(qū)分區(qū)域,帶來跨分割情況嚴重,這是需要嚴格避免的設(shè)計方式,會帶來嚴重的信號質(zhì)量問題和EMC問題。
對數(shù)模電源地區(qū)域進行分割,同時保持某一點連接(單點連接,也就是搭橋,寬度視需要穿過分割區(qū)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量而定)如果網(wǎng)絡(luò)太多,需要搭接的橋面太寬,也會失去分割的意義。同時如果數(shù)模之間的布線太多且無規(guī)律,需要搭好幾個連接點(橋面)的時候,這種設(shè)計也是沒有意義的。
這是分割同時搭橋方法的衍生,由于A/D器件的存在,所以直接把A/D器件作為橋,數(shù)模的信號在A/D上進行橋接。
同理,當(dāng)不止一個A/D器件存在時,等同于橋面太寬,這時候分割的意義不大,但是還是需要數(shù)模部分電路嚴格分區(qū)。這種做法也適用于無A/D器件的其他數(shù)模混合設(shè)計情況,如果大量的信號需要穿過數(shù)模區(qū)域,那么也是在布局的時候,嚴格區(qū)分數(shù)字模擬區(qū)域,但是在設(shè)計中,不對數(shù)模的電源地進行分割,這也就是上面所介紹的混合接地的設(shè)計方式。