搞清楚模数、数模转换中的AGND和DGND（4-6）

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来源：网络素材

实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团

1.为什要区分AGND和DGND？

2.接地层电源层

3.低频和高频去耦

4.双面和多层印刷电路板

5.多卡混合信号系统

6.分离模拟和数字接地层

7.具有低数字电流的接地和去耦混合信号IC

8.小心对待ADC数字输出

9.采样时钟考量

10.混合信号接地的困惑根源 ：对多卡系统应用单卡接地概念

11.接地总结

资料参考ADI官网技术指南《MT-101》

4.双面和多层印刷电路板

系统内的每个 PCB 至少应有完整的一层专用于接地层。理想情况下，双面电路板的一面应完全用于接地层，另一面用于互连。但在实际操作中，这不可能，因为必须去除部分接地层，用于配置信号和电源跨越、过孔和通孔。尽管如此，还是应尽可能节约面积，至少保留 75%。完成初始布局后，请仔细检查接地层，确保没有隔离的接地“孤岛”，因为位于接地“孤岛”内的 IC 接地引脚没有通向接地层的电流返回路径。另外应检查接地层的相邻大面积间有无薄弱连接，否则可能大幅降低接地层有效性。毫无疑问，自动路由电路板布局技术一般不适合混合信号电路板上的布局，因此强烈建议手动干预。

用表面贴装 IC 高密度集成的系统有大量互连，必须使用多层电路板。这样，至少一整层可专用于接地。简单的 4 层电路板有内部接地和电源层，外面两层用于表面贴装元件的互连。电源层和接地层彼此相邻可以提供额外的层间电容，有助于电源的高频去耦。大多数系统中，4 层也嫌不足，还需要其他层用于信号和电源的路由。

5.多卡混合信号系统

在多卡系统中，降低接地阻抗的最佳方式是使用“母板”PCB 作为卡间互连背板，从而为背板提供连续接地层。PCB 连接器的引脚应至少有 30 至 40% 专用于接地，这些引脚应连接到背板母板上的接地层。最后，实现整体系统接地方案有两种可能途径 ：

（1）背板接地层可通过多个点连接到机壳接地，从而扩散各种接地电流返回路径。该方法通常称为“多点”接地系统，如图 3 所示。

（2）接地层可连接到单个系统“星型接地”点（一般位于电源）。

前一个方法最常用于全数字系统，不过，只要数字电路引起的接地电流足够低且扩散到大面积上，也可用于混合信号系统。PC 板、背板直到机壳都一直保持低接地阻抗。不过，接地与金属板壳连接的部位必须具有良好的电气接触。这需要自攻金属板螺丝或“咬合”垫圈。机壳材料使用阳极氧化铝时必须特别小心，此时机壳表面用作绝缘体。

第二种方法（“星型接地”）通常用于模拟和数字接地系统相互分离的高速混合信号系统，需进一步讨论。

6.分离模拟和数字接地层

在使用大量数字电路的混合信号系统中，最好在物理上分离敏感的模拟元件与多噪声的数字元件。另外针对模拟和数字电路使用分离的接地层也很有利。避免重叠可以将两者间的容性耦合降至最低。分离的模拟和数字接地层通过母板接地层或“接地网”（由连接器接地引脚间的一连串有线互连构成），在背板上继续延伸。如图 4 所示，两层一直保持分离，直至回到共同的系统“星型”接地，一般位于电源。接地层、电源和“星型”接地间的连接应由多个总线条或宽铜织带构成，以便获得最小的电阻和电感。每个 PCB 上插入背对背肖特基二极管，以防止插拔卡时两个接地系统间产生意外直流电压。此电压应小于 300mV，以免损坏同时与模拟和数字接地层相连的 IC。推荐使用肖特基二极管，它具有低电容和低正向压降。低电容可防止模拟与数字接地层间发生交流耦合。肖特基二极管在约 300 mV 时开始导电，如果预期有高电流，可能需要数个并联的二极管。某些情况下，铁氧体磁珠可替代肖特基二极管，但会引入直流接地环路，在高精度系统中会很麻烦。

接地层阻抗必须尽可能低，直至回到系统星型接地。两个接地层间高于 300 mV 的直流或交流电压不仅会损坏 IC，还会导致逻辑门的误触发以及可能的闭锁。

后续持续更新，敬请期待~

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