混合信號系統接地揭秘

共有兩條基本的電磁兼容（EMC）原則：

1、 電流應返回其本地源，并且要盡可能地緊湊。否則，應構建環路天線。

2、 一個系統應只有一個基準層，因為兩個基準會形成一個偶極天線。

在EMC測試期間，當在接地或者電源層中某個插槽或者縫隙之間布置線路時可觀察到大多數問題。由于這種布線會引起輻射和串擾問題，因此我們不建議使用。

重要的是，清楚地知道某個分割層中的接地電流如何流動以及流向何處。大多數設計人員只想到了信號電流流向何處，而忽略了返回電流的路徑。高頻信號有一個特點：沿阻抗（電感）最低的路徑流動。路徑電感由路徑圈起的環路面積大小決定。電流返回源必須經過的面積越大，電感也就越大。最小電感路徑直接靠近線路。因此，不管是哪一層—電源或者接地—返回電流都在與線路相鄰的層上流動。電流在該層內會微有擴散，并且保持在線路下面。本質上而言，其精確分布情況與高斯曲線類似。圖4表明，返回電流直接位于信號線路下面。這會形成一條最小阻抗的路徑。

返回路徑的電流分布曲線為：

IO為總信號電流（A），h為線路厚度（cm），而D為距離線路的長度（cm）。由該方程式我們可知道，數字接地電流不愿流經接地層的模擬部分，因此不會損壞模擬信號。

就基準層而言，過孔間隙部分不干擾返回電流路徑，這一點很重要。如果存在障礙，返回電流便會另尋路徑繞過它，如圖5所示。但是，這種布線最有可能會引起電流的電磁場，干擾其它信號線路的磁場，從而產生串擾問題。另外，這種障礙會對它上面的線路阻抗產生不利影響，導致不連續以及EMI增加。

本系列文章第2部分將討論分割接地層存在的利和弊，并說明多轉換器和多板系統的接地方法。