为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开?

为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开?Answer：模拟信号和数字信号都要回流到地，因为数字信号变化速度快，从而在数字地上引起的噪声就会很大，而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。一般来说，模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开，如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。数字地，作为数字电路的公共基准端，是数字电压信号的起点;而模拟地，则是模拟电路的公共基准端，负责提供模拟信号的电压基准。然而，由于数字信号常为矩形波，其中包含大量谐波，若数字地与模拟地未在接入点分开，这些谐波可能干扰模拟信号的波形。同时，模拟信号的高频或强电特性也可能对数字电路构成影响。此外，模拟电路处理的是微弱信号，而数字电路的门限电平较高，对电源的要求相对较低。在混合了数字和模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会损害模拟电路的性能。因此，为确保系统的稳定性和准确性，必须将模拟地与数字地分开。

在电路设计和分析中，接地符号在电路设计中至关重要。它不仅关乎电路的稳定性，更对电子设备的性能有着深远的影响。为了帮助大家更好地理解和应用接地符号，我们将深入探讨其各种类型和含义。PE、PGND和FG通常被用作保护地或机壳的标识;而BGND或DC-RETURN则代表直流48V或+24V电源(电池)的回流地。在电路中，GND常被设定为电压的参考基准点。从电气角度出发，GND可分为电源地和信号地，其中PG是PowerGround(电源地)的缩写，而SignalGround则表示信号地。尽管这两种类型的GND可能在实际中是相连的，但为了便于电路分析，它们被赋予了不同的名称。

此外，根据电路类型的不同，还存在数字地和模拟地的区分。数字地，也被称为逻辑地，主要用于承载各种开关量(数字信号)的零电位;而模拟地则是各种模拟量信号的零电位所在。在分析电路时，确定某部分是属于数字还是模拟至关重要，这涉及到如何正确处理信号和电源的接地问题。

在PCB设计中，模拟地用于模拟信号，而数字地用于数字信号。一般来说，模拟信号的参考地自然是模拟地，而工作电源和基准电源的参考地也属于模拟地。至于数据、地址、控制等数字逻辑信号的参考地，则通常被划分为数字地。此外，在查阅芯片数据手册时，我们也需要留意DGND和AGND等标识，以准确区分数字地和模拟地。

对于混合信号电路，如D/A转换器等，其接地处理可能需要一些技巧。混合信号芯片需谨慎处理数字输入与模拟地间的连接。这类芯片通常同时包含数字和模拟部分，因此在设计时需要谨慎处理数字输入和模拟地之间的连接。一种常用的方法是先处理好数字输入，然后将剩余部分划归到模拟部分进行设计。另外，分析也能帮助我们更清晰地划分数字地和模拟地。例如，总电源电压供电的部分连接的地通常是数字地，而连接到模拟器件的地则是模拟地。在PCB布局时，我们需要确保这两种类型的地被适当地分隔开来，以避免潜在的干扰问题。

一般提及模拟地与数字地分离时，人们往往会想到使用两种电源，然而实际上并非如此。模拟地可比作繁忙的河，数字地像平静的湖。在PCB板上，这两种地是共存的。那么，如何实现它们的分离呢?我们可以这样理解：将承载大电流的地视为模拟地，而将信号流经的地视为数字地。前者由于电流大，因此相对较“脏”;后者由于电流小，因此相对较“干净”。

以一个湖和一条河为例，湖可以比作数字地，而河(尤其是繁忙的船只通行)则可以比作模拟地，其相对较“脏”。湖中的小孩在游泳，其动作只能激起小小的涟漪，因此可以比作数字地，相对较“干净”。然而，每当船只经过时，湖的右侧会掀起巨大的波澜，并逐渐扩散至整个湖面，对小孩的游泳造成严重影响，甚至可能危及生命。这就好比模拟地“污染”了数字地。

数字地和模拟地，尽管在本质上都是为电路提供参考基准，但它们在实际应用中却必须保持分离。这种分离的必要性源于两者在实际操作中可能产生的相互干扰。这种干扰主要源于共享接地线路上的电阻，当模拟回路和数字回路的电流同时通过这条线路时，电阻会导致电压损耗，进而影响各自回路的性能，甚至可能引发其他问题。因此，为了确保数字地与模拟地能够独立且稳定地工作，它们必须进行分开设计。

数字信号通常呈现为矩形波，并携带大量谐波。若电路板上的数字地与模拟地未在接入点处进行分离，这些谐波极易干扰模拟信号的波形。同时，高频或强电的模拟信号也会对数字电路的正常运作构成影响。由于模拟电路处理的是微弱信号，而数字电路的门限电平较高，其对电源的要求相较于模拟电路而言要低一些。然而，在混合了数字电路和模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声不可避免地会影响到模拟电路，进而损害模拟电路的小信号性能。为了解决这一问题，通常采用的方法是将模拟地与数字地进行分离。

若将模拟地与数字地大面积直接相连，将不可避免地导致两者之间的相互干扰。虽然完全不连接也不合适，但在处理时需谨慎。对于低频模拟电路，通过加粗和缩短地线，并采用电路各部分的一点接地方式，可以有效地抑制地线干扰，从而防止因公共阻抗而引发的部件间干扰。而在高频电路中，由于地线的电感效应更为显著，建议采用分开接地与一点接地相结合的方法。同时考虑到低频环境和高频环境的不同需求，数字电源与模拟电源最好分离布置，地线也需分开设置。

模拟地与数字地之间的连接，可以采用以下四种方法：首先是使用磁珠连接，磁珠在高频段展现出优异的阻抗特性，能有效抑制信号线和电源线上的高频噪声和尖峰干扰，同时具备静电脉冲吸收能力。其次，可以选择用电容连接，利用电容隔直通交的原理来滤除噪声。再者，用电感连接也是一种方式，通常选用几微亨到数十微亨的电感。最后，还可以通过0欧姆电阻进行连接，0欧姆电阻能保证直流电位相等，实现单点接地，对所有频率的噪声都有衰减作用。

针对这一问题，我们提出两种解决方案：

第一种方案是消除PCB线阻抗，这样自然可以避免干扰。然而，这就像让3楼的人员直接从高处跳下，显然这是不可能实现的。

第二种方案则是将两条回路分开布局，确保数字流与模拟流各自独立行走，也就是实现数地与模地的完全隔离。此外，在模拟回路中，也需要区分大电流与小电流回路，以进一步减少相互干扰。所谓的干扰，即是指不同回路中的电流在PCB走线上产生的电压叠加效应。

由于数字信号通常呈现为矩形波，并携带大量谐波，因此若电路板中的数字地与模拟地未在接入点处进行分离，这些谐波极易对模拟信号波形造成干扰。同时，若模拟信号为高频或强电信号，也可能对数字电路的正常工作造成影响。值得注意的是，模拟电路常处理弱小信号，而数字电路的门限电平则相对较高，对电源的要求较模拟电路略低。在混合了数字电路和模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会损害模拟电路的小信号指标。为克服此问题，应将模拟地与数字地分开。关键在于，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，因此在接入点处将数字地与模拟地分离，旨在最小化共地电阻。