一般在我們的AD系統(tǒng)里面，都有非常明確的模擬電源/模擬地和數(shù)字電源/數(shù)字地，這些的處理相對(duì)比較重要。通常的系統(tǒng)中：

 

1、我們常用10~20歐姆電阻來做模擬電源和數(shù)字電源的隔離。當(dāng)然，使用分組的隔離電源是最好的選擇，但是成本相對(duì)較高。

 

2、處理模擬地和數(shù)字地時(shí)，最終使用1點(diǎn)接連的辦法，這個(gè)連接點(diǎn)要選在PCB上的電荷平衡點(diǎn)，以防止出現(xiàn)電壓差，這需要良好的PCB和模擬設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及經(jīng)驗(yàn)。

 

3、使用PSRR較高的LDO，盡量避免使用DCDC和紋波超過300UV的電源穩(wěn)壓器件。當(dāng)然，我們可以通過差分輸入來減少來自電源的干擾。

 

4、良好的屏蔽罩同樣可以減少外部空間電磁輻射對(duì)AD系統(tǒng)的影響，諸如雷達(dá)、手機(jī)輻射、紫外線等。

 

電源地主要是針對(duì)電源回路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過的電流較大，而信號(hào)地主要是針對(duì)兩塊芯片或者模塊之間的通信信號(hào)的回流所流過的路徑，一般來說信號(hào)地流過的電流很小，其實(shí)兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白在布PCB板時(shí)要清楚地了解電源及信號(hào)回流各自所流過的路徑，然后在布板時(shí)考慮如何避免電源及信號(hào)共用回流路徑，如果共用的話，有可能會(huì)導(dǎo)致電源地上的大電流在信號(hào)地產(chǎn)生一個(gè)電壓差（可以解釋為：導(dǎo)線是有阻抗的，只是阻值很小，但如果所流過的電流較大時(shí)，也會(huì)在此導(dǎo)線上產(chǎn)生電位差，這也叫共阻抗干擾），使信號(hào)地的真實(shí)電位高于0V。信號(hào)地的電位較大時(shí)，有可能會(huì)使本來是高電平的信號(hào)被誤判為低電平。

 

當(dāng)然電源地本來就很不干凈，這樣做也可以避免由于干擾使信號(hào)誤判。所以將電源地和信號(hào)地在布線時(shí)稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會(huì)產(chǎn)生大的問題，因?yàn)閿?shù)字電路的門限較高。除了正確進(jìn)行接地設(shè)計(jì)、安裝，還要正確進(jìn)行各種不同信號(hào)的接地處理。控制系統(tǒng)中，大致有以下幾種地線：

 

（1）數(shù)字地：也叫邏輯地，是各種開關(guān)量（數(shù)字量）信號(hào)的零電位。

（2）模擬地：是各種模擬量信號(hào)的零電位。

（3）信號(hào)地：通常為傳感器的地。

（4）交流地：交流供電電源的地線，這種地通常是產(chǎn)生噪聲的地。

（5）直流地：直流供電電源的地。

（6）屏蔽地：也叫機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)。

 

以上這些地線處理是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的一個(gè)重要問題。下面就接地問題提出一些看法：

 

（1）控制系統(tǒng)宜采用一點(diǎn)接地。一般情況下，高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。在低頻電路中，布線和元件間的電感并不是什么大問題，然而接地形成的環(huán)路的干擾影響很大，因此，常以一點(diǎn)作為接地點(diǎn)；但一點(diǎn)接地不適用于高頻，因?yàn)楦哳l時(shí)，地線上具有電感，因而增加了地線阻抗，同時(shí)各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下時(shí)可用一點(diǎn)接地；高于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地；在1～10MHz之間可用一點(diǎn)接地，也可用多點(diǎn)接地。

 

（2）交流地與信號(hào)地不能共用。由于在一段電源地線的兩點(diǎn)間會(huì)有數(shù)mV甚至幾V電壓，對(duì)低電平信號(hào)電路來說，這是一個(gè)非常重要的干擾，因此必須加以隔離和防止。

 

（3）浮地與接地的比較。全機(jī)浮空即系統(tǒng)各個(gè)部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個(gè)系統(tǒng)與大地絕緣電阻不能小于50MΩ。這種方法具有一定的抗干擾能力，但一旦絕緣下降就會(huì)帶來干擾。還有一種方法，就是將機(jī)殼接地，其余部分浮空。這種方法抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠，但實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

 

（4）模擬地。模擬地的接法十分重要。為了提高抗共模干擾能力，對(duì)于模擬信號(hào)可采用屏蔽浮技術(shù)。對(duì)于具體模擬量信號(hào)的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊(cè)上的要求設(shè)計(jì)。

 

（5）屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號(hào)中的電容耦合噪聲，有利于準(zhǔn)確檢測和控制，對(duì)信號(hào)采用屏蔽措施是十分必要的。根據(jù)屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一樣。電場屏蔽解決分布電容問題，一般接大地；電磁場屏蔽主要避免雷達(dá)、電臺(tái)等高頻電磁場輻射干擾，利用低阻金屬材料高導(dǎo)流而制成，可接大地。磁場屏蔽用以防磁鐵、電機(jī)、變壓器、線圈等磁感應(yīng)，其屏蔽方法是用高導(dǎo)磁材料使磁路閉合，一般接大地為好。當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí)，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。如果電纜的屏蔽層接地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí)，將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時(shí)，輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端；相反，當(dāng)接地的信號(hào)源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時(shí)，放大器的輸入端也應(yīng)接到信號(hào)源的公共端。

 

對(duì)于電氣系統(tǒng)的接地，要按接地的要求和目的分類，不能將不同類接地簡單地、任意地連接在一起，而是要分成若干獨(dú)立的接地子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有其共同的接地點(diǎn)或接地干線，最后才連接在一起，實(shí)行總接地。

 

補(bǔ)充幾點(diǎn)：

1、首先我們要處理系統(tǒng)的晶體干擾問題，晶體在一個(gè)PCB上的布局比較重要。當(dāng)然，選型也很重要。理論上一個(gè)系統(tǒng)中的外部晶體頻率越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，越不容易受到干擾，但是在內(nèi)部做倍頻基本上是芯片級(jí)的應(yīng)用層次了，補(bǔ)臺(tái)需要我們操心。

 

晶體的外殼如果是金屬的，通常要接到數(shù)字地上，晶體盡量遠(yuǎn)離ADC電路，靠近MCU。

 

2、多個(gè)電源地之間可以考慮用電感來連接。計(jì)算一個(gè)比較適合的電感和BYPASS電容，可以消除一些附加在電源地上的干擾信號(hào)，這些可以用著名的PSPICE軟件來模擬。

 

3、PCB設(shè)計(jì)時(shí)，電源的線寬應(yīng)當(dāng)根據(jù)電流大小布置，通常需要為普通信號(hào)線的數(shù)倍。在電池供電的微功耗設(shè)備里，建議最小的電源線寬不小于15MIL（這僅僅是我們的意見）。當(dāng)然，有條件的可以用軟件來模擬下電流的實(shí)際大小和需要的線寬、線厚度等，這個(gè)在POWER PCB上可以實(shí)際仿真得到相關(guān)參數(shù)。