【E問(wèn)E答】如何降低數模設計過(guò)程中的數模干擾？

　　數模設計過(guò)程中要避免照搬經(jīng)驗和規則，但要徹底講清這個(gè)問(wèn)題，首先要明白數模干擾的機理，數字對模擬的影響可以分為以下兩種情況：串擾和共阻抗耦合。

　　1、串擾

　　串擾一般是通過(guò)數字與模擬信號線(xiàn)間的分布參數相互影響，不過(guò)這個(gè)問(wèn)題至少目前已經(jīng)不是很突出了。因為數字信號要布置在數字區域，模擬信號要布置在模擬區域，空間上都已經(jīng)做了隔離，因此風(fēng)險也減少了。

　　2、共阻抗耦合

　　公共阻抗耦合是指由于騷擾源與敏感部位共用一個(gè)線(xiàn)路阻抗而產(chǎn)生的。當數字信號與模擬信號共地時(shí)，由于地線(xiàn)在高頻時(shí)存在一定的阻抗，因此數字信號回流流過(guò)時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就是共模電壓源。

　　此時(shí)，如果共模電流流經(jīng)模擬區域，在模擬區域地上產(chǎn)生壓降，這個(gè)電壓如果疊加在模擬信號上，便會(huì )影響模擬信號，這就是數模共阻抗干擾的機理。

　　根據對共阻抗耦合的原因分析，解決辦法如下：

　　A、降低GND阻抗，降低共模電壓源;

　　B、避免數字GND產(chǎn)生的共模電流流經(jīng)模擬區域。

　　對于降低GND阻抗，極端點(diǎn)的阻抗為零，此時(shí)即使數字信號回流流過(guò)，也不會(huì )產(chǎn)生共模電壓源，因此，也不會(huì )影響模擬信號。

　　但是，實(shí)際情況是做不到GND零阻抗的，唯一的手段就是使其無(wú)限制的降低，如使用GND平面、GND平面減少分割、GND平面長(cháng)寬比小于3等等。

　　對于使數字地產(chǎn)生的共模電流不流經(jīng)模擬區域，數模分割啟示就是這個(gè)初衷。但實(shí)際情況是，有很多的案例都對數字與模擬進(jìn)行了分割，但仍然不能解決數字對模擬的干擾。

　　在此，需要鄭重強調一點(diǎn)，如果只想通過(guò)數模分割就解決數字對模擬的影響，是不見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林的錯誤做法。數模分割需要從系統架構上做深度分析，比如塑料或金屬機箱、系統接地點(diǎn)、模擬區域有無(wú)I/O線(xiàn)纜等等。

　　例如：

　　對于塑料機箱，如果模擬區域有I/O電纜，此時(shí)數字模擬分割不一定能解決問(wèn)題。因為數字信號在GND上產(chǎn)生的共模噪聲會(huì )因為I/O電纜與參考接地平板的分布參數形成環(huán)路，此時(shí)共模電流也將流經(jīng)模擬區域，所以這種分割存在很大的風(fēng)險。

　　對于金屬外殼的產(chǎn)品，因為單板需要接地，因此重點(diǎn)需要關(guān)注接地點(diǎn)，即接地點(diǎn)的設置要避免數字區域共模電流流經(jīng)模擬區域。

　　對于模擬區域無(wú)I/O的線(xiàn)纜的情況，在進(jìn)行數字與模擬分割后，可以在A(yíng)/D芯片數字與模擬GND上設置接地點(diǎn)，避免數字區域的共模電流流經(jīng)模擬區域。

　　但對于模擬區域有I/O線(xiàn)纜的情況，因為線(xiàn)纜對地的分布參數，因此，存在共模電流流經(jīng)模擬區域的風(fēng)險，此時(shí)還需要充分考慮I/O線(xiàn)纜的長(cháng)度，如音頻耳機線(xiàn)因為比較短，可能分割后風(fēng)險不大，但是，如果線(xiàn)纜很長(cháng)的情況下，即使風(fēng)格也有很大的風(fēng)險。

　　任何事物沒(méi)有絕對正確性，數模分割同樣如此，如果涉及不好，會(huì )產(chǎn)生負面效果，比如跨分割布線(xiàn)等等。另外，高頻時(shí)即使分割了，分割之間存在分布參數，因此，也不能形成完全意義上的分割。

　　初學(xué)者或對EMC一知半解的工程師，如果對數模風(fēng)格把握不準，建議盡量少分割或干脆不分割，以保證GND平面完整，降低GND平面阻抗，同樣可以減小數字對模擬干擾的風(fēng)險。