数字地与模拟地布线规则

模拟地、数字地各种纠结，竟然如此容易就处理好我们平时在设计电路和画板子的时候都会碰到模拟地和数字地的选择问题，甚至在我们刚学的时候，都不清楚模拟地更易受干扰还是数字地更易受干扰，也不知道他们的区别，怎么将他们分开，都比较迷惑。

我们现在系统性整理了下，让大家对这个有更深刻的了解。

PE，PGND，FG－保护地或机壳；BGND或DC-RETURN－直流－48V（+24V）电源（电池）回流；GND－工作地；DGND－数字地；AGND－模拟地；LGND－防雷保护地GND在电路里常被定为电压参考基点。

从电气意义上说，GND分为电源地和信号地。

PG是PowerGround（电源地）的缩写。

另一个是SignalGround（信号地）。

实际上它们可能是连在一起的（不一定是混在一起哦！）。

两个名称，主要是便于对电路进行分析。

进一步说，还有因电路形式不同而必须区分的两种"地"：数字地，模拟地。

（1）数字地：也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的零电位。

（2）模拟地：是各种模拟量信号的零电位。

如何分析电路是属于数字部分呢还是模拟部分？这个问题常常是我们在具体画PCB时得考虑的。

一般的模拟信号，那不用说了，一看就知道的了，当然是模拟地，还有工作电源、基准电源（Vref）的参考地也是模拟地，那么其余信号的参考地如：数据、地址、控制等数字逻辑地都是数字地，还有一些芯片上的地要注意一下，有些查datasheet 的时候他写着DGND的是数字地，AGND的是模拟地。

一些比较难以判断的，我们在判断一个元件是属于模拟的，还是数字的关键是看与它相关的主要芯片是数字的还是模拟的。

比如：电源它可能给模拟电路供电，那它就是模拟部分的，如果它是给单片机或是数据类芯片供电，那它就是数字的。

当它们是同一个电源时就需要用一个桥的方法把一个电源从另一个部分引过来。

最典形的就是D/A了，它应该是一个一半是数字，一半是模拟的芯片。

如果能把数字输入处理好后，剩下的就可以画到模拟部分去了。

接地-数字地和模拟地如何接？PCB模拟地和数字的接法在很多资料里都有论述，基本大部分是从信号完整性的角度来进行讲解。

既然这个帖子是属于EMC分析，所以，本帖子重点从EMC设计的角度进行论述。

接地的目的是为了引导干扰电流的方向，也就是说，一个好的结构布局保证设备对外*扰电流不流向电缆，外部对设备的干扰电流不流向核心电路。

设备的通用接地点一般靠近电源输入口。

对于静电测试，容易出现问题的地方一般出现在接口部分以及开口或接缝处，这里不讨论其他问题，只讨论模拟接地。

很多仪器仪表产品的基本结构如下图所示：上图是一个典型接法，模拟地与机箱之间不是直接电连接，采用一点接地。

在静电测试中，模拟接口不可避免的会把能量接入模拟地，再通过接地点流向机箱（上几篇文章详细地论述了PCB板直接接机箱或浮地，结果是一样的，只不过流过PCB的干扰电流大小的问题）。

在静电通过接地点时，在数字地和模拟地之间有一个△V的电压差，相对于模拟器件（A/D,D/A），这个压差就会影响到模拟器件的工作，A/D采集可能出现坏点，D/A输出可能就有一个阶跃，这在一些应用中就是致命的。

如果模拟地不是通过接地点与机箱相接，直接由螺钉连接，是不是就可以解决这个问题？结论是“可能”，不管你怎么连接，只能改变流向核心电路的能量大小，不可能完成避免。

如果改成下图的结构，结果要好很多：采用全铺地，并且在模拟器件的旁边，在两个地之间加两个接地螺钉，效果要好很多，能量就近泄放，不会像上图一样形成一个大的泄放环路，不会在两个地之间形成电压差（或非常小，在模拟器件的共模抑制能力范围内），模拟器件在外部干扰下可以正常工作，顺利通过各种针对信号线的测试。

这只是一个典型例子，其实，不管什么样的结构，都可以近似于上图的模型，进行EMC分析和改造，只要记得，接地的本质就没问题。

几幅图教你区分数字地、模拟地、电源地，单点接地
我们在进行pcb布线时总会面临一块板上有两种、三种地的情况，傻瓜式的做法当然是不管三七二十一，只要是地，就整块敷铜了。

这种对于低速板或者对干扰不敏感的板子来讲还是没问题的，否则可能导致板子就没法正常工作了。

当然若碰到一块板子上有多种地时，即使板子没什么要求，但从做事严谨认真的角度来讲，咱们也还是有必要采用本文即将讲到的方法去布线，以将整个系统最优化，使其性能发挥到极致!当然关于这些地的一些基础概念、为什么要将它们分开，本文就不讲了，不懂的同学自己查哈!
一、对于板子上有数字地、模拟地、电源地这种情况：
从这个图可以看出：模拟地和数字地是完全分开的，最后都单点接到了电源地，这样可以防止地信号的相互串扰而影响某些敏感元件，众所周知数字元件对干扰的容忍度要强于模拟元件，而数字地上的噪声一般比较大所以将它们的地分开就可以降低这种影响了。

还有单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置)，这样利用电流总是按最短路径流回的原理可将干扰降到最小。

二、对于板子上只有数字地、电源地这种情况：
从此图可以看出：只在电源地和数字地之间用一个0欧电阻或磁珠之类的单点接地就行了，同样单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置)。

三、展示一些第二种情况的pcb系统
1、地线分区
2、0欧电阻单点接地
3、板子正面图
- END -。

接地:数字地,模拟地,信号地区别与接法除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号的接地处理。

控制系统中，大致有以下几种地线：（1）数字地：也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的零电位。

（2）模拟地：是各种模拟量信号的零电位。

（3）信号地：通常为传感器的地。

（4）交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。

（5）直流地：直流供电电源的地。

（6）屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。

以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。

下面就接地问题提出一些看法：（1）控制系统宜采用一点接地。

一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。

在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点；但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。

一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地；高于10MHz时，采用多点接地；在1～10MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。

（2）交流地与信号地不能共用。

由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V 电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。

（3）浮地与接地的比较。

全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。

这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。

还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。

这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。

（4）模拟地。

模拟地的接法十分重要。

为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。

对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。

（5）屏蔽地。

在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。

根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。

模拟与数字混合电路设计中的布局布线方法在数字和模拟电路的混合设计中，布局布线是一个非常关键的步骤。

合理的布局布线可以减小信号噪音，降低功耗，提高电路性能和可靠性。

下面我们将介绍一些在模拟与数字混合电路设计中常用的布局布线方法。

1. 分离模拟和数字部分：合理的模拟和数字部分的分离可以确保两者之间的干扰最小化。

在布局时，尽量将模拟和数字电路分别布置在不同的区域，并采取适当的物理隔离措施，如使用地平面隔离层或金属屏蔽罩，以降低互相干扰的可能性。

2. 近源布线与远源布线：在布线时，模拟信号线和数字信号线应该分开布线，以降低互相之间的干扰。

模拟信号线应该尽量靠近信号源布线，以减小传输的干扰。

而数字信号线应该尽量远离模拟信号线，以降低数字信号对模拟信号的干扰。

3. 分层布局：将模拟和数字信号线分层布局，可以有效减小相互之间的串扰。

模拟信号线和数字信号线应尽量位于不同的PCB层次或地平面区域上，以减小互相之间的干扰。

4. 使用地平面：地平面是一个非常重要的设计元素，它可以提供良好的地电平和电磁屏蔽。

在布局时，尽量增加地平面的面积，并保持地平面的连续性，以降低信号噪音和互相之间的干扰。

5. 电源分割和滤波：在混合电路设计中，电源噪声对模拟信号的影响非常大。

因此，应该将电源分割为模拟和数字两个部分，并在输入处添加滤波电路，以减小电源噪声对模拟信号的影响。

6. 信号线的长度和走向：信号线的长度和走向对电路性能和功耗有着重要的影响。

一般来说，尽量保持信号线的长度一致，并避免信号线的尖锐转弯和临近的平面走线。

此外，应尽量避免信号线的交叉和平行布线，以减小信号之间的串扰。

7. 地线和电源线的布线：地线和电源线在布线时也需要注意。

地线应尽量靠近模拟信号线，以提供良好的地引用。

电源线应尽量靠近数字信号线，以减小电源噪声对模拟信号的干扰。

总结起来，模拟与数字混合电路的布局布线方法包括分离模拟和数字部分、近源布线与远源布线、分层布局、使用地平面、电源分割和滤波、合理的信号线长度和走向以及合理的地线和电源线布线。

么是数字地和模拟地,处理原则又是什么什么是数字地和模拟地，处理原则又是什么，其实他们二者本质是一养的，就是数字地和模拟地都是地。

但是又有些不同，那我们又该如何区分他们，他们相互之间是否又有什么影响。

数字地、模拟地互相会影响不是因为一个叫数字，一个叫模拟，而是他们用了同一部电梯：地，而这部电梯所用的井道就是我们在PCB上布得地线。

模拟回路的电流走这条线，数字回路的电流也走这条线，本来无可厚非，线布着就是用来导通电流的，可问题出在这根线上有电阻！而且最根本的问题是走这条线的电流要去2 个不同的回路。

假设一下：有2股电流，数流，模流同时从地出发。

有2个器件：数字件和模拟件。

若2个回路不分开，数流模流走到数字件的接地端前的时候，损耗的电压为V=（数流+模流）X走线电阻，相当于数字器件的接地端相对于地端升高了V，数字器件不满意了，我承认会升高少许电压，数流的那部分我认了，但模流的为什么要加在我头上？同理模拟器件也会同样抱怨！什么是数字地和模拟地,处理原则又是什么两个解决方案：第1个：你布的PCB线没有阻抗，自然不会引起干扰，就像2、3楼直接往下跳，那是井道最宽的时候，也就是可以装一个无限大的电梯，自然谁都不影响谁，但谁都知道，This is mission impossible！第2个：2条回路分开走，数流，模流分开，既数地、模地分开。

同理，有时虽在模拟回路中，但也要分大、小电流回路，就是避免相互干扰。

所谓的干扰就是：2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压，这2部分电压互相叠加而产生的。

下面再具体介绍，简单来说，数字地是数字电路部分的公共基准端，即数字电压信号的基准端；模拟地是模拟电路部分的公共基准端，模拟信号的电压基准端（零电位点）。

一、分为数字地和模拟地的原因由于数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。

如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。

当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作。

数字地和模拟地处理的基本原则如下：1模拟地和数字地之间链接（1）模拟地和数字地间串接电感一般取值多大?一般用几uH到数十uH。

(2）用0欧电阻是最佳选择 (1）可保证直流电位相等、(2)单点接地(限制噪声)、(3)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过)。

磁珠相当于带阻陷波器,只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点,如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。

电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。

如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直,电容将失效。

串联的话就显得不伦不类。

电感特性不稳定,离散分布参数不好控制,体积大。

电感也是陷波，LC谐振（分布电容），对噪点有特效。

总之,关键是模拟地和数字地要一点接地。

建议,不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容;电感用在大功率低频上。

2 磁珠采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力.主要参数:标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。

一般以100MHz为标准,比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。

额定电流：额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.3 电感与磁珠的区别：有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠；电感是储能元件，而磁珠是能量转换(消耗）器件;电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路,用于EMC对策；磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。

两者都可用于处理EMC、EMI问题；电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠.磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

数字地模拟地的布局原则及布线规则如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面。

相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比)；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方成正比)。

在设计中要尽可能避免这两种情况。

有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。

尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突出。

最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线，电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。

在PCB设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI问题。

如图1所示，我们采用上述分割方法，而且信号线跨越了两个地之间的间隙，信号电流的返回路径是什么呢？假定被分割的两个地在某处连接在一起(通常情况下是在某个位置单点连接)，在这种情况下，地电流将会形成一个大的环路。

流经大环路的高频电流会产生辐射和很高的地电感，如果流过大环路的是低电平模拟电流，该电流很容易受到外部信号干扰。

最糟糕的是当把分割地在电源处连接在一起时，将形成一个非常大的电流环路。

另外，模拟地和数字地通过一个长导线连接在一起会构成偶极天线。

了解电流回流到地的路径和方式是优化混合信号电路板设计的关键。

许多设计工程师仅仅考虑信号电流从哪儿流过，而忽略了电流的具体路径。

如果必须对地线层进行分割，而且必须通过分割之间的间隙布线，可以先在被分割的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线。

这样，在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径，从而使形成的环路面积很小。

模拟地和数字地、单点接地和多点接地有三种基本的信号接地方式：浮地、单点接地、多点接地。

1 浮地目的：使电路或设备与公共地线可能引起环流的公共导线隔离起来，浮地还使不同电位的电路之间配合变得容易。

缺点：容易出现静电积累引起强烈的静电放电。

折衷方案：接入泄放电阻。

2 单点接地方式：线路中只有一个物理点被定义为接地参考点，凡需要接地均接于此。

缺点：不适宜用于高频场合。

3 多点接地方式：凡需要接地的点都直接连到距它最近的接地平面上，以便使接地线长度为最短。

缺点：维护较麻烦。

4 混合接地按需要选用单点及多点接地。

PCB中的大面积敷铜接地其实就是多点接地所以单面Pcb也可以实现多点接地（实际操作中经常用这种方法，在这里也应该注意有时候不可以不布地线，尤其是高速高频的，以及多层板的情况）。

多层PCB大多为高速电路地层的增加可以有效提高PCB的电磁兼容性是提高信号抗干扰的基本手段，同样由于电源层和底层和不同信号层的相互隔离减轻了PCB的布通率也增加了信号间的干扰。

在大功率和小功率电路混合的系统中，切忌使用，因为大功率电路中的地线电流会影响小功率电路的正常工作。

另外，最敏感的电路要放在A点，这点电位是最稳定的。

解决这个问题的方法是并联单点接地。

但是，并联单点接地需要较多的导线，实践中可以采用串联、并联混合接地。

将电路按照特性分组，相互之间不易发生干扰的电路放在同一组，相互之间容易发生干扰的电路放在不同的组。

每个组内采用串联单点接地，获得最简单的地线结构，不同组的接地采用并联单点接地，避免相互之间干扰。

这个方法的关键：绝不要使功率相差很大的电路或噪声电平相差很大的电路共用一段地线。

这些不同的地仅能在通过一点连接起来。

为了减小地线电感，在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。

在多点接地系统中，每个电路就近接到低阻抗的地线面上，如机箱。

电路的接地线要尽量短，以减小电感。

在频率很高的系统中，通常接地线要控制在几毫米的范围内。

模拟地与数字地隔离问题模拟电路与数字电路分别辅铜，最后可以用一个10uH电感或0欧姆电阻连起来。

模拟部分的器件尽量集中，放置在与其它板子接口的附近，减小信号衰减。

数字部分线路长一些没关系。

先对模拟地敷铜，然后对整个板敷数字地。

模拟地和数字地之间会自动分隔，用一个1uH的电感或0欧的电阻作为共地点。

2在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。

：抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。

1 抑制干扰源抑制干扰源的常用措施如下：（1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。

仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

（2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。

（3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

（4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。

注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

（5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。

（6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。

2 切断干扰传播路径的常用措施如下：（1）充分考虑电源对单片机的影响。

电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。

许多单片机对电源噪声很敏感, 要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。

比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

（2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。

控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。