為什要區(qū)分AGND和DGND？雙面和多層印刷電路板

4.雙面和多層印刷電路板

系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè) PCB 至少應(yīng)有完整的一層專用于接地層。理想情況下，雙面電路板的一面應(yīng)完全用于接地層，另一面用于互連。但在實(shí)際操作中，這不可能，因?yàn)楸仨毴コ糠纸拥貙?，用于配?a target="_blank">信號(hào)和電源跨越、過(guò)孔和通孔。盡管如此，還是應(yīng)盡可能節(jié)約面積，至少保留 75%。完成初始布局后，請(qǐng)仔細(xì)檢查接地層，確保沒(méi)有隔離的接地“孤島”，因?yàn)槲挥诮拥亍肮聧u”內(nèi)的 IC 接地引腳沒(méi)有通向接地層的電流返回路徑。另外應(yīng)檢查接地層的相鄰大面積間有無(wú)薄弱連接，否則可能大幅降低接地層有效性。毫無(wú)疑問(wèn)，自動(dòng)路由電路板布局技術(shù)一般不適合混合信號(hào)電路板上的布局，因此強(qiáng)烈建議手動(dòng)干預(yù)。

用表面貼裝 IC 高密度集成的系統(tǒng)有大量互連，必須使用多層電路板。這樣，至少一整層可專用于接地。簡(jiǎn)單的 4 層電路板有內(nèi)部接地和電源層，外面兩層用于表面貼裝元件的互連。電源層和接地層彼此相鄰可以提供額外的層間電容，有助于電源的高頻去耦。大多數(shù)系統(tǒng)中，4 層也嫌不足，還需要其他層用于信號(hào)和電源的路由。

5.多卡混合信號(hào)系統(tǒng)

在多卡系統(tǒng)中，降低接地阻抗的最佳方式是使用“母板”PCB 作為卡間互連背板，從而為背板提供連續(xù)接地層。PCB 連接器的引腳應(yīng)至少有 30 至 40% 專用于接地，這些引腳應(yīng)連接到背板母板上的接地層。最后，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)接地方案有兩種可能途徑 ：

（1）背板接地層可通過(guò)多個(gè)點(diǎn)連接到機(jī)殼接地，從而擴(kuò)散各種接地電流返回路徑。該方法通常稱為“多點(diǎn)”接地系統(tǒng)，如圖 3 所示。

（2）接地層可連接到單個(gè)系統(tǒng)“星型接地”點(diǎn)（一般位于電源）。

前一個(gè)方法最常用于全數(shù)字系統(tǒng)，不過(guò)，只要數(shù)字電路引起的接地電流足夠低且擴(kuò)散到大面積上，也可用于混合信號(hào)系統(tǒng)。PC 板、背板直到機(jī)殼都一直保持低接地阻抗。不過(guò)，接地與金屬板殼連接的部位必須具有良好的電氣接觸。這需要自攻金屬板螺絲或“咬合”墊圈。機(jī)殼材料使用陽(yáng)極氧化鋁時(shí)必須特別小心，此時(shí)機(jī)殼表面用作絕緣體。

第二種方法（“星型接地”）通常用于模擬和數(shù)字接地系統(tǒng)相互分離的高速混合信號(hào)系統(tǒng)，需進(jìn)一步討論。

6.分離模擬和數(shù)字接地層

在使用大量數(shù)字電路的混合信號(hào)系統(tǒng)中，最好在物理上分離敏感的模擬元件與多噪聲的數(shù)字元件。另外針對(duì)模擬和數(shù)字電路使用分離的接地層也很有利。避免重疊可以將兩者間的容性耦合降至最低。分離的模擬和數(shù)字接地層通過(guò)母板接地層或“接地網(wǎng)”（由連接器接地引腳間的一連串有線互連構(gòu)成），在背板上繼續(xù)延伸。如圖 4 所示，兩層一直保持分離，直至回到共同的系統(tǒng)“星型”接地，一般位于電源。接地層、電源和“星型”接地間的連接應(yīng)由多個(gè)總線條或?qū)掋~織帶構(gòu)成，以便獲得最小的電阻和電感。

每個(gè) PCB 上插入背對(duì)背肖特基二極管，以防止插拔卡時(shí)兩個(gè)接地系統(tǒng)間產(chǎn)生意外直流電壓。此電壓應(yīng)小于 300mV，以免損壞同時(shí)與模擬和數(shù)字接地層相連的 IC。推薦使用肖特基二極管，它具有低電容和低正向壓降。低電容可防止模擬與數(shù)字接地層間發(fā)生交流耦合。肖特基二極管在約300 mV 時(shí)開(kāi)始導(dǎo)電，如果預(yù)期有高電流，可能需要數(shù)個(gè)并聯(lián)的二極管。某些情況下，鐵氧體磁珠可替代肖特基二極管，但會(huì)引入直流接地環(huán)路，在高精度系統(tǒng)中會(huì)很麻煩。

接地層阻抗必須盡可能低，直至回到系統(tǒng)星型接地。兩個(gè)接地層間高于 300 mV 的直流或交流電壓不僅會(huì)損壞 IC，還會(huì)導(dǎo)致邏輯門的誤觸發(fā)以及可能的閉鎖。

審核編輯：劉清