接地問(wèn)題與回答

問(wèn)：有關(guān)如何處理ADC中模擬地和數字地的引腳，我有點(diǎn)兒糊涂。通常要求把模擬地和數字地在器件上連接在一起，但我不想把ADC接成系統的星形接地點(diǎn)。我應該怎么做?

　　答：首先，對涉及到模擬地和數字地感到糊涂這件事，你不必感覺(jué)那么壞，許 多人都是這樣的!許多迷惑首先來(lái)自ADC接地引腳的名稱(chēng)。模擬地和數字地的引腳名稱(chēng)表示內 部元件本身的作用，未必意味著(zhù)外部也應該按照內部作用去做。讓我們來(lái)解釋一下。

　　一個(gè)集成電路內部有模擬電路和數字電路兩部分，例如ADC，為了避免數字信號耦合到模擬 電路中去，模擬地和數字地通常分開(kāi)。圖12?1所示是一個(gè)ADC的簡(jiǎn)單示意圖。從芯片上的焊 點(diǎn)到封裝引腳的連線(xiàn)所產(chǎn)生的引線(xiàn)接合電感和電阻，并不是IC設計者專(zhuān)門(mén)加上去的?？焖僮?化的數字電流在B點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)電壓，經(jīng)過(guò)雜散電容(C STRAY )必然耦合到模擬電路的A點(diǎn) 。盡 管這是制造芯片 過(guò)程中IC設計者應考慮的問(wèn)題?？墒悄隳軌蚩吹綖榱朔乐惯M(jìn)一步耦合，模擬地和數字地的引 腳在外面應該用最短的連線(xiàn)接到同一個(gè)低阻抗的接地平面上。任何在數字地引腳附加的外部 阻抗都將在B點(diǎn)上引起較大的數字噪聲。然后將大的數字噪聲通過(guò)雜散電容耦合到模擬 電路上?？赏ㄟ^(guò)一個(gè)極簡(jiǎn)單的示意圖(圖12?1)來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。

　　問(wèn)：好，你已告訴我把集成電路的模擬地和數字地引腳接到同一接地平面，但我 仍然要把模擬和數字接地平面在系統中分離開(kāi)來(lái)，我要它們僅僅在一點(diǎn)上連起來(lái)，但這 個(gè)公共點(diǎn)是電源的返回端，并且連到底座接地線(xiàn)上。那么現在我還要做什么?

　　答：假如你的系統只有一個(gè)數據轉換器，實(shí)際上你可以按照產(chǎn)品說(shuō)明中所說(shuō)的方 法去做 ，并且把模擬地和數字地線(xiàn)系統一起連在轉換器上。你的系統的星形接地點(diǎn)現在是在數據轉 換器上。但是這也許是極不希望的，除非在開(kāi)始時(shí)你就用這樣的想法來(lái)設計你的系統。假如 你有幾個(gè)數據轉換器安排在不同的印制線(xiàn)路板上，這個(gè)規則不適用應該另想辦法，因為模 擬地 和數字地系統被連接在許多印制線(xiàn)路板的每個(gè)轉換器上。對于接地環(huán)路這是最好的建議。

　　問(wèn)：我已經(jīng)能想像出來(lái)了!假如我必須把模擬地和數字地引腳在器件上連 在一 起，我仍舊需要分開(kāi)系統的模擬地和數字地，我把模擬地和數字地連起來(lái)再接到印制線(xiàn)路板 上的模擬接地平面，或者是數字接地平面上，但不能兩者都連上，對嗎?因為ADC既是模 擬器件又是數字器件，那么連到哪一個(gè)接地平面更合適呢?

　　答：對!假如你把模擬地和數字地引腳都連到數字接地平面上，那么你的模擬輸 入信號將有數字噪聲疊加上去，因為模擬輸入信號是單端的且相對于模擬接地平面而言。

　　問(wèn)：所以正確的回答是把模擬地和數字地引腳兩者連起來(lái)并接到模擬接地 平面上，對嗎?但這樣會(huì )不會(huì )把數字噪聲加到本來(lái)很好的接地平面上?另外，因為現在輸出信 號是相對于模擬接地平面，而所有其它邏輯是相對于數字接地平面，那么輸出邏輯噪聲容限 是否會(huì )下降?我打算把ADC輸出接到印制線(xiàn)路板背面三態(tài)數據總線(xiàn)上，在那里噪聲會(huì )相當大， 所以我認為首先需要能夠得到的所有噪聲容限。

　　答：好!沒(méi)有什么人會(huì )說(shuō)生活是很容易的!你已經(jīng)通過(guò)困難的道路得到了正確的 結論，但你提出的模擬接地平面上的數字噪聲和在A(yíng)DC輸出端上減少噪聲容限(noise margin )的問(wèn)題， 實(shí)際上并非像想象的那樣壞，可以把它們克服掉。把幾百毫伏不可靠的信號加到數字接口明 顯地好 于把同樣不可靠信號加到模擬輸入端。對于10 V輸入的16位ADC，其最低位信號僅僅 為150 μV!在數字地引腳上的數字地電流實(shí)際上不可能比這更壞，否則它們將使ADC內部 的 模擬部分首先失效!假如你在A(yíng)DC電源引腳到模擬接地平面之間接一種高質(zhì)量高頻陶瓷電容器 (0 ?1μF)來(lái)旁路高頻噪聲，你將把這些電流隔離到集成電路周?chē)浅Ｐ〉姆秶?，并且將其?系統其余部分的影響減到最低。

　　雖然數字噪聲容限會(huì )減少，但