接地問題與回答

問：有關如何處理ADC中模擬地和數字地的引腳，我有點兒糊涂。通常要求把模擬地和數字地在器件上連接在一起，但我不想把ADC接成系統的星形接地點。我應該怎么做?

　　答：首先，對涉及到模擬地和數字地感到糊涂這件事，你不必感覺那么壞，許 多人都是這樣的!許多迷惑首先來自ADC接地引腳的名稱。模擬地和數字地的引腳名稱表示內 部元件本身的作用，未必意味著外部也應該按照內部作用去做。讓我們來解釋一下。

　　一個集成電路內部有模擬電路和數字電路兩部分，例如ADC，為了避免數字信號耦合到模擬 電路中去，模擬地和數字地通常分開。圖12?1所示是一個ADC的簡單示意圖。從芯片上的焊 點到封裝引腳的連線所產生的引線接合電感和電阻，并不是IC設計者專門加上去的?？焖僮?化的數字電流在B點產生一個電壓，經過雜散電容(C STRAY )必然耦合到模擬電路的A點 。盡 管這是制造芯片 過程中IC設計者應考慮的問題。可是你能夠看到為了防止進一步耦合，模擬地和數字地的引 腳在外面應該用最短的連線接到同一個低阻抗的接地平面上。任何在數字地引腳附加的外部 阻抗都將在B點上引起較大的數字噪聲。然后將大的數字噪聲通過雜散電容耦合到模擬 電路上?？赏ㄟ^一個極簡單的示意圖(圖12?1)來說明這一點。

　　問：好，你已告訴我把集成電路的模擬地和數字地引腳接到同一接地平面，但我 仍然要把模擬和數字接地平面在系統中分離開來，我要它們僅僅在一點上連起來，但這 個公共點是電源的返回端，并且連到底座接地線上。那么現在我還要做什么?

　　答：假如你的系統只有一個數據轉換器，實際上你可以按照產品說明中所說的方 法去做 ，并且把模擬地和數字地線系統一起連在轉換器上。你的系統的星形接地點現在是在數據轉 換器上。但是這也許是極不希望的，除非在開始時你就用這樣的想法來設計你的系統。假如 你有幾個數據轉換器安排在不同的印制線路板上，這個規則不適用應該另想辦法，因為模 擬地 和數字地系統被連接在許多印制線路板的每個轉換器上。對于接地環路這是最好的建議。

　　問：我已經能想像出來了!假如我必須把模擬地和數字地引腳在器件上連 在一 起，我仍舊需要分開系統的模擬地和數字地，我把模擬地和數字地連起來再接到印制線路板 上的模擬接地平面，或者是數字接地平面上，但不能兩者都連上，對嗎?因為ADC既是模 擬器件又是數字器件，那么連到哪一個接地平面更合適呢?

　　答：對!假如你把模擬地和數字地引腳都連到數字接地平面上，那么你的模擬輸 入信號將有數字噪聲疊加上去，因為模擬輸入信號是單端的且相對于模擬接地平面而言。

　　問：所以正確的回答是把模擬地和數字地引腳兩者連起來并接到模擬接地 平面上，對嗎?但這樣會不會把數字噪聲加到本來很好的接地平面上?另外，因為現在輸出信 號是相對于模擬接地平面，而所有其它邏輯是相對于數字接地平面，那么輸出邏輯噪聲容限 是否會下降?我打算把ADC輸出接到印制線路板背面三態數據總線上，在那里噪聲會相當大， 所以我認為首先需要能夠得到的所有噪聲容限。

　　答：好!沒有什么人會說生活是很容易的!你已經通過困難的道路得到了正確的 結論，但你提出的模擬接地平面上的數字噪聲和在ADC輸出端上減少噪聲容限(noise margin )的問題， 實際上并非像想象的那樣壞，可以把它們克服掉。把幾百毫伏不可靠的信號加到數字接口明 顯地好 于把同樣不可靠信號加到模擬輸入端。對于10 V輸入的16位ADC，其最低位信號僅僅 為150 μV!在數字地引腳上的數字地電流實際上不可能比這更壞，否則它們將使ADC內部 的 模擬部分首先失效!假如你在ADC電源引腳到模擬接地平面之間接一種高質量高頻陶瓷電容器 (0 ?1μF)來旁路高頻噪聲，你將把這些電流隔離到集成電路周圍非常小的范圍，并且將其對 系統其余部分的影響減到最低。

　　雖然數字噪聲容限會減少，但