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模拟地和数字地该怎么接,这篇文章告诉你

以下图数模混合系统为例,讲清楚模拟地和数字地怎么接。

如图所示为一个经典的数模混合系统,左边是模拟系统,右边是数字系统,模拟系统和数字系统通过ADC和DAC连接。

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模拟地和数字地怎么接,首先需要搞清楚模拟地和数字地有什么要求。

首先分析数字系统下的地电位。如下图所示,由于MCU和RAM内部是一些组合逻辑和数字逻辑,相当于一个可变电阻,所以在数字系统工作时,数字系统的VD和DGND之间会有随机变化的电流;同时数字地平面是覆铜板,存在不可忽视的电阻,因此MCU的地和RAM的地和电源的DGND之间的电压差不是0,是随机变换的接近的电压。如需中的DPL1电压在接近0的位置随机的变化。

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由于数字系统的高和低是有一个阈值的。高电平下限和低电平上限。这里的低电平上限远远大于地平面随机变化的电位。所以数字系统不怕地电位肮脏。

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而模拟系统对微弱的电压差变化非常敏感,很容易收到电位差的干扰。如下图所示,模拟地平面上有些地方电平没有变化,有些地方电平有变化,这样就会导致这一电位差被放大,引起模拟电路的漂移。

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如下图所示,这里核心的不是模拟电路怕肮脏地电位,是怕不同位置存在不一样的电位变化。如果整个模拟地电位以同样的微弱变化,每个地方在同一时刻的电位差很小,模拟电路就不会收到大的干扰。

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如下图所示,如果模拟系统和数字系统相关独立,则模拟系统不会收到数字系统肮脏地面的影响。

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但是实际的应用中模数混合电路是最常见的,如下图所示:

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怎么将AGND和DGND连在一起,如下图中蓝色线所示,有三种方式,三个位置分别代表不同的连接方式。但哪一种是对的呢。下面慢慢分析。

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下面这种连接方式,将AGND和DGND连接到一起了,AGND虽然也存在随机电位波动,但整个AGND地平面,处处电位相同,就是干净的,原因是肮脏数字电流没有进入模拟地平面。

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只要两处稍远位置连接,就会形成环路,只要有电路环路,覆铜板就存在电压差,这样模拟地平面就存在了电压差,模拟电路就会收到干扰,导致出错。

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模拟低AGND和数字地DGND连接的核心是,通过单点相连。

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单GND的ADC连接示例:将ADC芯片在板级和数字芯片靠近的位置通过一根线连接就可以了。

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双GND型ADC连接示例:将ADC芯片的数字地和模拟地连在一起就可以了。

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如下图所示,如果ADC芯片内部已经将数字地DGND和模拟地AGND连在一起了,那外部就不需要再连接了,不然就形成电流回路了。

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如下图所示,如果电源地已经连在一起,则需要将ADC内部将AGND和DGND断开,或者将ADC芯片全部挪入AGND中。

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如下图所示,如果存在多路ADC和DAC,则通过星型连接方式,将多个数字地DGND和模拟地AGND连在一起。避免形成电流环路。

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