模擬數(shù)據(jù)(Analog Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值,例如溫度、壓力,以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。
數(shù)字數(shù)據(jù)(Digital Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值,例如在計算機中用二進制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。
數(shù)字電路抗噪聲能力強,在噪聲容限內(nèi),不影響系統(tǒng)的正常工作。而該噪聲對模擬信號而言,則往往是致命的,會造成系統(tǒng)的性能的大幅度下降。在數(shù)?;旌舷到y(tǒng)中,由于數(shù)字與模擬之間存在著電流回路,這就為數(shù)字噪聲進入模擬系統(tǒng)提供了很好的途徑。如果處理不當(dāng),不但可能帶來嚴重的EMI問題,還有可能導(dǎo)致模擬系統(tǒng)不能正常工作。
一般在數(shù)?;旌舷到y(tǒng)中,會存在以下幾個干擾因素:
1、數(shù)字信號線對模擬電路的干擾。做設(shè)計時,如果沒有對數(shù)字信號與模擬信號進行規(guī)劃區(qū)分區(qū)域布局布線,將數(shù)字信號線布在模擬部分信號之上或者將模擬信號布在數(shù)字信號之上,就會導(dǎo)致數(shù)字信號線對模擬電路的干擾,常常這種干擾是感性的。
2、數(shù)字電源與數(shù)字地對模擬電路的干擾。在數(shù)模混合器件內(nèi)部,數(shù)字地和模擬地之間、數(shù)字電源與模擬電源之間是相互隔離的,但是對應(yīng)器件的正常工作而言,系統(tǒng)必須相對與一個統(tǒng)一的參考地,因此外部必須將二者連接在一塊。但是任何與數(shù)字地連接的外部阻抗都可以通過寄生電容將大量的數(shù)字噪聲耦合到芯片的內(nèi)部模擬電路,從而造成對模擬電路部分的干擾。同樣地,數(shù)字噪聲也可以通過數(shù)字電源耦合到IC內(nèi)部模擬電路部分。
針對這個干擾因素,可以對模擬地和數(shù)字地的進行這2種處理:
1)采用單點接地或多點接地。為了避免數(shù)字地對模擬地的影響,將數(shù)字地與模擬地分割開,在地平面的適當(dāng)點用‘地連接橋’將兩種地連接在一起。
根據(jù)具體電路的情況采用多點連接或單點連接。對于模擬電路和數(shù)字電路只有一處連接的采用單點接地(例如只有一個AD或DA轉(zhuǎn)換器),對于有多處連接的采用多點接地(例如有多個AD或DA轉(zhuǎn)換器)。
2)分區(qū)不分割。模擬器件放置在模擬區(qū)、數(shù)字器件放置在數(shù)字區(qū),采用統(tǒng)一的地平面。這樣做的好處是:滿足了IC器件廠商對模擬地和數(shù)字地管腳低阻抗連接的要求,同時又不會形成環(huán)路天線或偶極天線而產(chǎn)生EMC問題,最主要的保證了跨接信號的良好回流,目前越來越多的被用在AD或者DA器件的參考設(shè)計中。
3、相同模擬子電路之間的干擾。兩路的功能模塊之間會通過共同地或者電源互相干擾,可以采用單點接地或者將不同模塊的地完全隔開的方式來隔離干擾,對于電源一般則采用磁珠將不同模擬的電源隔離開來。
4、模擬發(fā)送電路對模擬接收電路的干擾。在通信系統(tǒng)中,發(fā)送電路和接收電路總是在一塊處理信號,但是發(fā)送信號通常比接收信號強得多。因此,對發(fā)送電路和接收電路必須進行隔離,否則微弱的接收信號會被發(fā)送電路串過來的強信號所淹沒。通常,我們可以通過電源、地平面,尤其是地平面進行屏蔽隔離?;蛘呤拱l(fā)送電路盡量遠離接收電路,截斷它們的耦合途徑。