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，但是成本相對較高。

 

2、處理模擬地和數(shù)字地時，最終使用1點(diǎn)接連的辦法，這個連接點(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，而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑，一般來說信號地流過的電流很小，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板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑，然后在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑，如果共用的話，有可能會導(dǎo)致電源地上的大電流在信號地產(chǎn)生一個電壓差（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，也會在此導(dǎo)線上產(chǎn)生電位差，這也叫共阻抗干擾），使信號地的真實(shí)電位高于0V。信號地的電位較大時，有可能會使本來是高電平的信號被誤判為低電平。

 

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誤判。所以將電源地和信號地在布線時稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會產(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、安裝，還要正確進(jìn)行各種不同信號的接地處理。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）信號的零電位。

（2）模擬地：是各種模擬量信號的零電位。

（3）信號地：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、安裝、調(diào)試中的一個重要問題。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，地線上具有電感，因而增加了地線阻抗，同時各地線之間又產(chǎn)生電感耦合。一般來說，頻率在1MHz以下時可用一點(diǎn)接地；高于10MHz時，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）交流地與信號地不能共用。由于在一段電源地線的兩點(diǎn)間會有數(shù)mV甚至幾V電壓，對低電平信號電路來說，這是一個非常重要的干擾，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)各個部分與大地浮置起來，這種方法簡單，但整個系統(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，對于模擬信號可采用屏蔽浮技術(shù)。對于具體模擬量信號的接地處理要嚴(yán)格按照操作手冊上的要求設(shè)計。

 

（5）屏蔽地。在控制系統(tǒng)中為了減少信號中的電容耦合噪聲，有利于準(zhǔn)確檢測和控制，對信號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)信號電路是一點(diǎn)接地時，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)有一個以上時，將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。當(dāng)一個電路有一個不接地的信號源與系統(tǒng)中接地的放大器相連時，輸入端的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端；相反，當(dāng)接地的信號源與系統(tǒng)中不接地的放大器相連時，放大器的輸入端也應(yīng)接到信號源的公共端。

 

對于電氣系統(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PCB上的布局比較重要。當(dāng)然，選型也很重要。理論上一個系統(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的應(yīng)用層次了，補(bǔ)臺需要我們操心。

 

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

 

3、PCB設(shè)計時，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，這個在POWER PCB上可以實(shí)際仿真得到相關(guān)參數(shù)。