係統設計中接地問題介紹
發布時間:2013-03-26 責任編輯:easonxu
【導讀】接(jie)地(di)無(wu)疑(yi)是(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)最(zui)為(wei)棘(ji)手(shou)的(de)問(wen)題(ti)之(zhi)一(yi),盡(jin)管(guan)它(ta)的(de)概(gai)念(nian)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan),實(shi)施(shi)起(qi)來(lai)卻(que)很(hen)複(fu)雜(za)。接(jie)地(di)策(ce)略(lve)應(ying)用(yong)不(bu)當(dang),可(ke)能(neng)嚴(yan)重(zhong)損(sun)害(hai)高(gao)精(jing)度(du)線(xian)性(xing)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)能(neng)。
接jie地di無wu疑yi是shi係xi統tong設she計ji中zhong最zui為wei棘ji手shou的de問wen題ti之zhi一yi。盡jin管guan它ta的de概gai念nian相xiang對dui比bi較jiao簡jian單dan,實shi施shi起qi來lai卻que很hen複fu雜za,遺yi憾han的de是shi,它ta沒mei有you一yi個ge簡jian明ming扼e要yao可ke以yi用yong詳xiang細xi步bu驟zhou描miao述shu的de方fang法fa來lai保bao證zheng取qu得de良liang好hao效xiao果guo,但dan如ru果guo在zai某mou些xie細xi節jie上shang處chu理li不bu當dang,可ke能neng會hui導dao致zhi令ling人ren頭tou痛tong的de問wen題ti。

圖1:PCB中接地設計
對於線性係統而言,“地”是shi信xin號hao的de基ji準zhun點dian。遺yi憾han的de是shi,在zai單dan極ji性xing電dian源yuan係xi統tong中zhong,它ta還hai成cheng為wei電dian源yuan電dian流liu的de回hui路lu。接jie地di策ce略lve應ying用yong不bu當dang,可ke能neng嚴yan重zhong損sun害hai高gao精jing度du線xian性xing係xi統tong的de性xing能neng。
對於所有模擬設計而言,接地都是一個不容忽視的問題,而在基於PCB的電路中,適當實施接地也具有同等重要的意義。幸運的是,某些高質量接地原理,特別是接地層的使用,對於PCB環境是固有不變的。由於這一因素是基於PCB的模擬設計的顯著優勢之一,我們將在本文中對其進行重點討論。
我們必須對接地的其他一些方麵進行管理,包括控製可能導致性能降低的雜散接地和信號返回電壓。這些電壓可能是由於外部信號耦合、公共電流導致的,或者隻是由於接地導線中的過度IR壓降導致的。適當地布線、布線的尺寸,以及差分信號處理和接地隔離技術,使得我們能夠控製此類寄生電壓。
我們將要討論的一個重要主題是適用於模擬/數字混合信號環境的接地技術。事實上,高質量接地這個問題可以—也必然—影響到混合信號PCB設計的整個布局原則。
目前的信號處理係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)。由於需要處理寬動態範圍的模擬信號,因此必須使用高性能ADC和DAC。在惡劣的數字環境內,能否保持寬動態範圍和低噪聲與采用良好的高速電路設計技術密切相關,包括適當的信號布線、去耦和接地。
過去,一般認為“高精度、低速”電路與所謂的“高速”電路有所不同。對於ADC和DAC,采樣(或更新)頻率一般用作區分速度標準。不過,以下兩個示例顯示,實際操作中,目前大多數信號處理IC真正實現了“高速”,因此必須作為此類器件來對待,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間(一般為數納秒)的高速時鍾工作,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內部時鍾工作,而采樣速率僅為500 kSPS。
Σ-Δ型ADC具有高過采樣比,因此還需要高速時鍾。即使是高分辨率的所謂“低頻”工業測量ADC(例如AD77xx-係列)吞吐速率達到10 Hz至7.5 kHz,也采用5 MHz或更高時鍾頻率工作,並且提供高達24位的分辨率。
更複雜的是,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就顯示更加錯綜複雜。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,這兩種類型的IC需要不同的處理,以實現最佳接地。
數shu字zi和he模mo擬ni設she計ji工gong程cheng師shi傾qing向xiang於yu從cong不bu同tong角jiao度du考kao察cha混hun合he信xin號hao器qi件jian,本ben文wen旨zhi在zai說shuo明ming適shi用yong於yu大da多duo數shu混hun合he信xin號hao器qi件jian的de一yi般ban接jie地di原yuan則ze,而er不bu必bi了le解jie內nei部bu電dian路lu的de具ju體ti細xi節jie。
通tong過guo以yi上shang內nei容rong,顯xian然ran接jie地di問wen題ti沒mei有you一yi本ben快kuai速su手shou冊ce。遺yi憾han的de是shi,我wo們men並bing不bu能neng提ti供gong可ke以yi保bao證zheng接jie地di成cheng功gong的de技ji術shu列lie表biao。我wo們men隻zhi能neng說shuo忽hu視shi一yi些xie事shi情qing,可ke能neng會hui導dao致zhi一yi些xie問wen題ti。在zai某mou一yi個ge頻pin率lv範fan圍wei內nei行xing之zhi有you效xiao的de方fang法fa,在zai另ling一yi個ge頻pin率lv範fan圍wei內nei可ke能neng行xing不bu通tong。另ling外wai還hai有you一yi些xie相xiang互hu衝chong突tu的de要yao求qiu。處chu理li接jie地di問wen題ti的de關guan鍵jian在zai於yu理li解jie電dian流liu的de流liu動dong方fang式shi。
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 具身智能成最大亮點!CITE 2026開幕峰會釋放產業強信號
- 助力醫療器械產業高質量發展 派克漢尼汾閃耀2026 ICMD
- 比異步時鍾更隱蔽的“芯片殺手”——跨複位域(RDC)問題
- 數據之外:液冷技術背後的連接器創新
- “眼在手上”的嵌入式實踐:基於ROS2與RK3576的機械臂跟隨抓取方案
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall






