混合信号PCB设计中的地平面分割艺术

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地平面分割是个艺术，分得好，噪声小；分得不好，噪声反而更大。首先要理解电流回流路径。高频信号的回流电流会沿着最小阻抗路径走，通常是紧贴着信号线的地平面。如果你把地平面分割了，回流路径就被迫绕路，形成大的环路，产生辐射和敏感度问题。所以，基本原则是：完整的地平面最好。但现实是，模拟电路和数字电路对地噪声的要求不同。模拟电路需要干净的地，数字电路的地噪声大。
折中方案是分割，但分割要讲究。我的经验是：按电流流向分割，而不是按功能分割。电源部分的地单独分割，因为电源开关噪声大。模拟部分尽量完整，数字部分也尽量完整。

分割的边界放在哪里？
通常放在ADC下面，ADC是连接模拟和数字的桥梁。ADC的模拟地和数字地引脚，在芯片内部可能已经连接，也可能没有。要看数据手册。如果内部没有连接，外部要在ADC下面用磁珠或0Ω电阻连接。连接点要小，减小噪声传导。多层板时，分割要一致。如果顶层地分割了，对应的内层地也要在同样位置分割。否则信号跨分割时，回流路径会通过过孔换层，阻抗不连续。还有一个技巧是使用“壕沟”，也就是在地平面上开槽，防止噪声传播。但开槽会影响信号完整性，要小心。
最后，仿真和测试是必要的。用EMC仿真软件看分割效果，实际测试辐射发射和抗干扰能力。