AGND-VS-DGND在PCB上的设计—从阻抗最低的角度理解.pdf

在PCB（印刷电路板）设计中，混合信号器件的接地处理是影响电路性能的一个关键方面。特别是对于含有模拟地（AGND）和数字地（DGND）管脚的混合信号芯片，如何正确布局和连接这些地线，直接关联到信号的质量和系统的稳定性。 我们需要理解电流在电路中流动的基本原理。在混合信号系统中，电流从供电源流出，经过负载（如芯片），再通过返回路径回到供电源。为了简化模型，我们假设理想状态下，电流的路径是直线，但实际上，电流在到达目的地之前可能会走一条复杂的路径。这是因为电流总是倾向于选择阻抗最小的路径流动。这里的阻抗既包括电阻也包括电抗（电感和电容的综合效应）。为了减少信号的干扰和损耗，设计时需要尽可能减少电流回路的面积，以及使电流路径尽可能短和直接。 在混合信号IC（集成电路）设计中，一个常见的问题是如何处理模拟地（AGND）和数字地（DGND）。由于数字信号和模拟信号的性质不同，它们在PCB上的走线和回流路径也会有所区别。一般而言，数字信号的频率较高，且信号电平的变化迅速，因此它们更容易产生干扰。为了减少干扰，数字信号的回流路径应当与模拟信号的回流路径分开，以避免相互干扰。 在设计PCB时，还应注意以下几点： - 避免数字信号和模拟信号共享同一返回路径，这可以帮助降低干扰。 - 理想的器件布局可以消除平面分割的问题，即通过合理的布局来减少信号在不同平面间转移时可能出现的共模干扰。 - 对于直流（DC）和低频信号，应尽量使用最短的直线距离，即最低电阻路径进行回流；而对于高频信号，则应选择最低阻抗路径，这通常意味着信号线的正下方。 - 对于频率介于低频和高频之间的信号，它们的回流路径可能会同时存在。 为了进一步减小信号间的串扰，设计者需要特别注意信号的走线布局。这包括： - 在高速信号线附近放置去耦电容，以缩短电流路径，减少干扰； - 布局上，应尽量缩短芯片之间的互连线，尤其是在高速信号的应用场合； - 对于去耦电容的选择和放置，要考虑到其在频域内的阻抗特性，确保它们能够快速响应电流的瞬态需求。 此外，对于PCB上的电源供电电流设计，需要考虑到供电电源和芯片之间的距离，以及电源的阻抗特性。理想的设计中，电源、去耦电容和芯片都会尽可能地靠近，以减少阻抗和电感带来的影响。 总结而言，"AGND-VS-DGND在PCB上的设计—从阻抗最低的角度理解"这篇文档详细介绍了在PCB设计中处理混合信号芯片的接地策略和信号走线的设计方法。从电流流动的原理出发，阐述了电流的流动路径选择和阻抗最小化对信号质量的重要性。此外，文档还指出了数字信号与模拟信号地的隔离、电源供电设计和器件布局等方面的设计要点，为板级设计者提供了混合信号电路设计的指导。通过这些原则和方法的应用，设计师可以更好地控制信号的回流路径，从而提高电路的性能，降低干扰，确保系统的稳定运行。