混合信號系統接地揭秘

共有兩條基本的電磁兼容（EMC）原則：

1、 電流應返回其本地源，并且要盡可能地緊湊。否則，應構建環(huán)路天線(xiàn)。

2、 一個(gè)系統應只有一個(gè)基準層，因為兩個(gè)基準會(huì )形成一個(gè)偶極天線(xiàn)。

在EMC測試期間，當在接地或者電源層中某個(gè)插槽或者縫隙之間布置線(xiàn)路時(shí)可觀(guān)察到大多數問(wèn)題。由于這種布線(xiàn)會(huì )引起輻射和串擾問(wèn)題，因此我們不建議使用。

重要的是，清楚地知道某個(gè)分割層中的接地電流如何流動(dòng)以及流向何處。大多數設計人員只想到了信號電流流向何處，而忽略了返回電流的路徑。高頻信號有一個(gè)特點(diǎn)：沿阻抗（電感）最低的路徑流動(dòng)。路徑電感由路徑圈起的環(huán)路面積大小決定。電流返回源必須經(jīng)過(guò)的面積越大，電感也就越大。最小電感路徑直接靠近線(xiàn)路。因此，不管是哪一層—電源或者接地—返回電流都在與線(xiàn)路相鄰的層上流動(dòng)。電流在該層內會(huì )微有擴散，并且保持在線(xiàn)路下面。本質(zhì)上而言，其精確分布情況與高斯曲線(xiàn)類(lèi)似。圖4表明，返回電流直接位于信號線(xiàn)路下面。這會(huì )形成一條最小阻抗的路徑。

返回路徑的電流分布曲線(xiàn)為：

IO為總信號電流（A），h為線(xiàn)路厚度（cm），而D為距離線(xiàn)路的長(cháng)度（cm）。由該方程式我們可知道，數字接地電流不愿流經(jīng)接地層的模擬部分，因此不會(huì )損壞模擬信號。

就基準層而言，過(guò)孔間隙部分不干擾返回電流路徑，這一點(diǎn)很重要。如果存在障礙，返回電流便會(huì )另尋路徑繞過(guò)它，如圖5所示。但是，這種布線(xiàn)最有可能會(huì )引起電流的電磁場(chǎng)，干擾其它信號線(xiàn)路的磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生串擾問(wèn)題。另外，這種障礙會(huì )對它上面的線(xiàn)路阻抗產(chǎn)生不利影響，導致不連續以及EMI增加。

本系列文章第2部分將討論分割接地層存在的利和弊，并說(shuō)明多轉換器和多板系統的接地方法。