降低数字信号对模拟信号干扰的几点

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降低数字信号对模拟信号干扰的几点 [复制链接]

数模设计业要避免照搬经验和规则，但要彻底讲清这个问题，首先要明白数模干扰的机理，数字对模拟的影响可以分为以下两种情况：　　1、串扰：通过数字与模拟信号线间的分布参数相互影响，不过这个问题至少目前已经不是很突出了，因为大家都知道数字信号要布置在数字区域，模拟信号要布置在模拟区域，空间上都已经做了隔离，因此风险也减少了。　　2、共阻抗耦合：数字信号与模拟信号供地时，由于地线在高频时存在一定的阻抗，因此数字信号回流流过时将产生一个压降，这就是共模电压源。此时，如果共模电流流经模拟区域，在模拟区域地上产生压降，这个电压如果叠加在模拟信号上，便会影响模拟信号，这就是数模共阻抗干扰的机理。　　根据对共阻抗耦合的原因分析，解决办法如下：　　A、降低GND阻抗，降低共模电压源;　　B、避免数字GND产生的共模电流流经模拟区域。　　对于降低GND阻抗，极端点的阻抗为零，此时即使数字信号回流流过，也不会产生共模电压源，因此，也不会影响模拟信号。但是，实际情况是不做不到GND零阻抗的，唯一的手段就是使其无限制的降低，如使用GND平面、GND平面减少分割、GND平面长宽比小于3等等。　　对于使数字地产生的共模电流不流经模拟区域，数模分割启示就是这个初衷。但实际情况是，有很多的案例都对数字与模拟进行了分割，但仍然不能解决数字对模拟的干扰。在此，需要郑重强调一点，如果只想通过数模分割就解决数字对模拟的影响，是不见树木不见森林的错误做法。数模分割需要从系统架构上做深度分析，比如塑料或金属机箱、系统接地点、模拟区域有无I/O线缆等等。　　例如对于塑料机箱，如果模拟区域有I/O电缆，此时数字模拟分割不一定能解决问题。因为数字信号在GND上产生的共模噪声会因为I/O电缆与参考接地平板的分布参数形成环路，此时共模电流也将流经模拟区域，所以这种分割存在很大的风险。　　
　　对于金属外壳的产品，因为单板需要接地，因此重点需要关注接地点，即接地点的设置要避免数字区域共模电流流经模拟区域。对于模拟区域无I/O的线缆的情况，在进行数字与模拟分割后，可以在A/D芯片数字与模拟GND上设置接地点，避免数字区域的共模电流流经模拟区域。但对于模拟区域有I/O线缆的情况，因为线缆对地的分布参数，因此，存在共模电流流经模拟区域的风险，此时还需要充分考虑I/O线缆的长度，如音频耳机线因为比较短，可能分割后风险不大，但是，如果线缆很长的情况下，即使风格也有很大的风险。　　 　　任何事物没有绝对正确性，数模分割同样如此，如果涉及不好，会产生负面效果，比如跨分割布线等等。另外，高频时即使分割了，分割之间存在分布参数，因此，也不能形成完全意义上的分割。初学者或对EMC一知半解的工程师，如果对数模风格把握不准，建议尽量少分割或干脆不分割，以保证GND平面完整，降低GND平面阻抗，同样可以减小数字对模拟干扰的风险。

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