1、數(shù)字地與模擬地

再次引用下周偉的這篇文章：所有以電壓電平為工作特性的電氣設(shè)備都需要有參考，也就是說電壓電平都是相對(duì)于這個(gè)參考來說的，而這個(gè)參考絕大多數(shù)情況下是0v，最后大家約定俗成的把這個(gè)0v參考叫成了“地”。

題外話：看過小編之前文章的朋友，都知道小編喜歡偶爾聽聽邏輯思維，羅胖子在7月9號(hào)的文章叫《時(shí)間分配的學(xué)問：“睡著”就能掙錢》。提到說寫文章就是高杠桿率的工作，把一個(gè)問題談透之后，這個(gè)礦就是你的。當(dāng)別人碰到類似的話題的時(shí)候是繞不過你的文章的。高速先生的文章不知道什么時(shí)候能達(dá)到這個(gè)境界，能讓大家提到串?dāng)_，端接，阻抗這些話題，第一時(shí)間想到就是我們的文章。朝這個(gè)方向努力哈，至少現(xiàn)在我想到要寫和“地”相關(guān)的文章的時(shí)候，我就會(huì)想起引用周偉的這篇文章，以及江南兄經(jīng)典的回答互動(dòng)：

“對(duì)于長(zhǎng)江，歸流到東海；對(duì)于湘江，歸流到長(zhǎng)江；對(duì)于瀏陽(yáng)河，彎過了幾道灣到湘江。大地就像海洋，信號(hào)就像降水，河流就像信號(hào)回流，信號(hào)總是尋找阻抗最低的導(dǎo)體回流。海平面雖然是歸宿又精準(zhǔn)，但讓海拔100米，局部小區(qū)域的湘潭的河水奔流到海，巨大落差，激起千層浪。 遠(yuǎn)親不如近鄰，對(duì)于信號(hào)來說，阻抗最低的鄰居是最好的回流路徑?！?/p>

所以，數(shù)字地也好，模擬地也罷，都是朝著海平面歸流而去。之所以區(qū)分出來數(shù)字地，模擬地，只是因?yàn)槲覀兿ＭM地更加“干凈”，不要被數(shù)字地的“噪聲”所干擾。

2、數(shù)模混合設(shè)計(jì)的幾種“地”分割方法

我們先不講“地”吧，先講講一個(gè)故事：

Long long ago, far far away, 有一個(gè)小島，島離大陸之間有一個(gè)海峽，大家隔海相望。島上的人們過著與世隔絕的生活，一切自給自足。大陸上則是燈紅酒綠聲色犬馬，但是這一些都影響不到島民，因?yàn)橹虚g隔著一個(gè)海峽。

島上只能種菜，畜牧，但是手工業(yè)不發(fā)達(dá)，島民希望能從大陸買來更多的生活物品，大陸也希望能從島上采購(gòu)原生態(tài)的蔬果以及新鮮的牛奶。需求產(chǎn)生動(dòng)力，大家從大陸造了一座橋連接這個(gè)海島，橋上設(shè)了關(guān)卡，出入要檢查“通行證”，交易要收稅。甚至還頒布了“限奶令”，規(guī)定一次只能從島上帶兩瓶牛奶，帶多了要處罰。于是牛車馬車汽車從橋上經(jīng)過，在交換各種物品的時(shí)候，島民也接觸到了大陸更加嘈雜的生活方式，心生向往。這時(shí)候，如果有人不從橋上走，而是直接跳海游過去，或者造個(gè)小船運(yùn)貨，這叫“走私”或者“偷渡”，抓到是要重罰的。

隨著海島與大陸的生意越來越繁忙，更多的車子要進(jìn)出，一座橋已經(jīng)忙不過來，于是要造更多的橋，甚至直接填海，把海島和大陸連為一體。大家可以自由進(jìn)出，但是不能擅自定居。

引用下《Cadence印刷電路板設(shè)計(jì)：Allegro PCB Editor設(shè)計(jì)指南（第2版）》這本書的數(shù)?；旌显O(shè)計(jì)建議章節(jié)：

下面介紹實(shí)際設(shè)計(jì)中針對(duì)模擬數(shù)字電源地的分區(qū)和分割問題，以及接地的技巧。

如圖10-25所示，是數(shù)?；旌显O(shè)計(jì)進(jìn)行地區(qū)域分割的幾種常見方式：

1、對(duì)數(shù)模電源地區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格分割，但是實(shí)際布線沒有區(qū)分區(qū)域，帶來跨分割情況嚴(yán)重，這是需要嚴(yán)格避免的設(shè)計(jì)方式，會(huì)帶來嚴(yán)重的信號(hào)質(zhì)量問題和EMC問題。

2、對(duì)數(shù)模電源地區(qū)域進(jìn)行分割，同時(shí)保持某一點(diǎn)連接（單點(diǎn)連接，也就是搭橋，寬度視需要穿過分割區(qū)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量而定）如果網(wǎng)絡(luò)太多，需要搭接的橋面太寬，也會(huì)失去分割的意義。同時(shí)如果數(shù)模之間的布線太多且無規(guī)律，需要搭好幾個(gè)連接點(diǎn)（橋面）的時(shí)候，這種設(shè)計(jì)也是沒有意義的。

3、這是分割同時(shí)搭橋方法的衍生，由于A/D器件的存在，所以直接把A/D器件作為橋，數(shù)模的信號(hào)在A/D上進(jìn)行橋接。

4、同理，當(dāng)不止一個(gè)A/D器件存在時(shí)，等同于橋面太寬，這時(shí)候分割的意義不大，但是還是需要數(shù)模部分電路嚴(yán)格分區(qū)。這種做法也適用于無A/D器件的其他數(shù)模混合設(shè)計(jì)情況，如果大量的信號(hào)需要穿過數(shù)模區(qū)域，那么也是在布局的時(shí)候，嚴(yán)格區(qū)分?jǐn)?shù)字模擬區(qū)域，但是在設(shè)計(jì)中，不對(duì)數(shù)模的電源地進(jìn)行分割，這也就是上面所介紹的混合接地的設(shè)計(jì)方式。

（a）分割但是不分區(qū)（b）分割同時(shí)搭橋（c）分割且分區(qū)（d）分區(qū)但是不分割

圖10-25 數(shù)模電源、地設(shè)計(jì)方法

單點(diǎn)接地常見使用A/D器件或者磁珠（電阻），如圖10-26所示就是一個(gè)使用磁珠進(jìn)行單點(diǎn)搭接的實(shí)際PCB設(shè)計(jì)案例。

圖10-26 使用磁珠進(jìn)行單點(diǎn)接地

看看數(shù)?；旌显O(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)字地與模擬地的處理方式，和開始的那個(gè)故事是不是很像呢？

小島和大陸完全隔絕的時(shí)候，大陸對(duì)小島的影響最小，就像數(shù)字和模擬完全分區(qū)并且分割，中間沒有任何信號(hào)互相穿過。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，數(shù)字和模擬之間總是有信號(hào)通過的，就像小島最終要和大陸交易，這時(shí)候數(shù)字和模擬要嚴(yán)格分區(qū)，同時(shí)進(jìn)行分割，然后搭一座橋單點(diǎn)連接，所有信號(hào)必須從橋上走。

如果數(shù)模之間有很多信號(hào)從不同的方向都要互相穿過，一座橋滿足不了需求，這時(shí)候數(shù)字和模擬還是建議嚴(yán)格分區(qū)，但是不做分割。

編輯：hfy