我真的应该将接地层分为模拟部分和数字部分吗？

我将设计我的第一个PCB作为毕业项目的一部分。当然，作为第一步，我会尝试学习尽可能多的东西。我发现这是一个由三部分组成的研究的一部分，这表明这不是必需的，并且在某些情况下，将地平面分为模拟和数字部分甚至有害，这与我从教授那里学到的知识相矛盾。我还阅读了该站点上与地平面/浇注有关的所有线程。尽管大多数人同意该文章，但仍有一些主张提倡分裂地面的观点。例如

https://electronics.stackexchange.com/a/18255/123162 https://electronics.stackexchange.com/a/103694/123162

作为PCB设计的新手，我感到困惑并且很难决定谁是正确的以及采用哪种方法。那么，我应该将接地层分为模拟部分和数字部分吗？我的意思是物理分割，可以用PCB切割，也可以将DGND和AGND分别设置为多边形（不连接或连接成一点）

也许是为了让您提出适合我的预期PCB的建议，我向您介绍一下。

PCB将在免费版本的Eagle => 2层中进行设计

PCB用于测试和精确测量锂电池（电流和电压）。该板将通过Raspberry Pi的数字接口（GPIO / SPI（40 kHz））进行控制。板载3个数据转换器（AD5684R，MAX5318，AD7175-2），并在数字端提供用于预建RTC模块的连接器。模拟电源来自板载LT3042稳压器（5.49 V）上的外部稳压电源。另外，还有LT6655B 5 V基准电压源。模拟部分本质上是一个DC电路，唯一真正的HF是ADC的内部16 MHz主时钟。

3.3 V数字电压（主要用于为数字接口供电）将来自Raspberry PI。因此，将有2条接地连接：外部电源和Raspberry Pi的数字接口。

关于这个问题，另一个问题是：参考图3，如何确保数字接口的返回电流流到正确的接地（记住我有2个）？

另一个问题：配电电路会干扰敏感的测量吗？我打算通过在底层布线来分离它们，但是在整体接地层的情况下这不再是一个好主意

虽然我仍然在问：假设底部或多或少是单片接地层，顶部是信号/组件层，将旁路电容器负极连接到接地层的最佳方法是什么？

您必须考虑共享阻抗（不是电阻，实际上是阻抗）。

考虑出于灵敏模拟目的将GND用作0V基准的电路部分。显然，您希望这些“ 0V参考”中的每一个都具有相同的“ 0V”电势。但是，流经GND平面的电流会在每个芯片的“ 0V”顶部引入额外的误差电压。

现在绘制一个GND原理图，电流流过它。

如果您不拆分平面，但是有大电流通过它，因为您将电源输入连接器放在左侧，将电源输出连接器放在右侧，将超灵敏模拟位放在中间，则您由于在GND中流过大电流并产生电压梯度，因此可能会有问题。

根据频率，考虑阻抗（即电感，而不仅仅是电阻）。

现在，有几种解决方案。

• 您可以将电源连接器放在更合理的位置（即电源输入旁边的电源输出），以免高电流在GND平面中流过。这适用于所有携带大，高噪声或高di / dt电流的电流环路，例如DCDC的内部环路，或其负载之间的环路（例如cpu），甚至是去耦电容之间的接地路径和它解耦的芯片。

确保您知道这些循环在哪里！订购时要麻烦一些（对于AC，大约为“ area * di / dt”；对于DC，大约为“ area * I”）。放置至关重要。带有紧密电流环路的良好位置可使布局轻松得多。

• 您可以使用忽略共模噪声的差分放大器和ADC。

如果要检测的电压位于高端分流器上，则这是强制性的。现在，假设您使用电流感测放大器。不要忘了其“输出参考”引脚上的任何电压（通常贴错标签的“ GND”）直接添加到输出...因此，不要将感测放大器的“ GND”引脚插入两个MOSFET之间，并将其置于“电机”中间当前返回”路径...

• 您也可以拆分飞机，但随后需要确定将拆分的位置。而且（这就是令人讨厌的地方），您将两个接地线以直流电连接在一起（如果使用隔离器，则在高频下...

让我们命名您的两个接地端AGND和PGND（模拟和电源）。有人说分开，并在ADC下连接AGND / PGND或AGND / DGND。这意味着现在在AGND和PGND之间流动的任何电流都必须在ADC下方的接地链路中流动，这是最坏的情况。

一个有意义的解决方案是“隐藏拆分”。放置至关重要。例如，您将电源/噪声材料放在右边，将敏感材料放在左边。放置去耦电容，使流过GND的电源电流环路更短且位置合适。然后，由于您的电路板上有两个明确定义的区域，您可以缩小连接它们的接地平面的宽度，以确保高电流不会在敏感位的接地中流过。

它非常直观且难以解释，因此正确放置连接器至关重要。

这些教程很好：https : //learnemc.com/emc-tutorials

只需将SLITS引入GND平面就足以在很大程度上将数字/电源/继电器/电动机的杂物排除在精密的模拟区域之外。[编辑6月9日显示，狭窄区域将实现12dB /平方的衰减。编辑2019年6月，请记住也切开电源平面（由大麦商建议）

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我们如何预测狭缝的放置与侵入电流的入点和出点？

^{模拟该电路}

当狭缝侵入电流时会发生什么？

^{模拟该电路}

假设PCB的底部边缘为0.0005欧姆/平方，我们大约有40微伏/平方。我们可以简单地估算出由PCB右上角的一个安培引起的I * R压降，沿着模拟区域内部PCB的最底边。

Slit_Atten =缝隙长度/敏感区域内的整个回路长度

最底部的电压降（每平方）为

缝隙电压* Slit_Atten

数学：狭缝为4个正方形，因此4 * 40uV = 160uV。

Slit_Atten是4平方/ 20平方（整个环路外围）= 20％。

每平方的I * R压降为160uV * 20％= 32 uV。

这显示了仅使用数字/噪声和模拟之间的NARROW区域的价值。

这是另一种分割方法。

^{模拟该电路}

运算放大器需要静音的每平方电压GND =每平方32 uVolts。不太安静。该怎么办？

1）将切口进一步切入平面；现在是80％，现在是95％，并可能使安静度得到指数级提高。运行SPICE sim，看看如何

2）像这样---使狭缝不窄----而是深

^{模拟该电路}

关于“ L”形缝隙的衰减，我们能预测什么？事实证明，我们可以预测每平方英寸狭窄区域的衰减为12 dB。我们放大，看到这个

^{模拟该电路}

真正的关键是始终放置，以智能的方式进行操作，任何一种设置都可以适用于此类情况，将其严重错误地排除在外，不仅电路板很难布线，而且很难获得所需的精度。

当有快速的物体在进行时，实心平面会占主导地位，每当您在几个ns区域中具有边沿速率时（时钟速率无关紧要，边沿速率确实存在），您想要一个至少在该区域下的实心平面，我通常会做一个实心平面每次都在第一个原型中使用，然后在没有得到我想要的东西时将其弄乱（我通常不需要更改它）。

现在，在您的情况下，DC精度很重要，通常，此类事情最好通过差分感应来完成（确定要测量的两个点之间的电压并测量该电压，而不是相对于某个平面的一个点）。

仅仅因为您有一个平面并不意味着您需要在任意点连接到该平面，例如，您可以决定将差动放大器中的电阻器的“接地”端返回到与前一级输入相同的平面分压电阻器，从而确保它们看到相同的电压，分级接地是一件好事，但是对于这种东西而言，差分测量规则却很重要。

5.49对我来说似乎是乐观的，abs max并不是您想成为的地方。

解耦器通常直接进入飞机。

如果决定拆分平面，则必须确保控制线在两者之间通过的区域下存在连续的连接，因此切勿在拆分平面上进行任何跟踪。

考虑到您的速度很慢，请不要忘了您可能会采样过多，并且抽取会延长您的有效字长。

一些注意事项。正如其他人指出的那样，当前循环不是您的朋友。您应该了解大功率/高速电路以及向其供电的位置。这两个点之间的任何地方都直接在火场上，请不要在升压转换器和大功率PWM控制的LED之间放置16位ADC。

地平面上的裂缝或护城河可能是有益的，但很快就会介入。要记住的最重要的事情是切勿在飞机上以高速/敏感的信号线穿越飞机。您的信号线在它们旁边需要一个返回电流路径。因此，如果您在ADC周围创建一个马蹄形，则还必须在该护城河周围路由所有信号。如果绝对必须穿过一个分支，则可以使用一个本地电容器来连接单独的GND平面，但首先您就无法达到护城河的目的。假设您有一个多层板，但是不这样做就不那么痛苦了。在拆分之前将图层交换到另一个具有统一参考平面的平面。 NB这不适用于直流或低频信号/负载。他们很高兴能沿着护城河走最少的阻力。 别忘了您必须将GND平面中的分割与电源平面中的匹配分割相匹配！

为了使其更加复杂，这适用于参考平面，即信号层旁边的接地平面。如果您有8层或更多的层，那么如果您的敏感电路在L8上，那么L2平面上的内容就没有关系了。您也可以使用电源平面作为参考，但是如今这些天通常有任意数量的电源平面（5V，3.3V，1.8V，1.2V，-5V等），因此有问题的电路只能参考电源平面它源自..将1.8V PHY引用到3.3V平面将不起作用。除非您知道，否则您将在飞机之间再次提供这些缝合帽。

我已经完成了高速ADC复用电路，该电路通过将VCC和VCCA以及GND和AGND分开，基本上达到了零噪声（〜0.6 ADC单元）水平。但是我知道自己在做什么，我花时间认真地绘制模拟线并在下一层上创建相关铜线的“岛”，依此类推。大多数时候，我只是保持所有基础，并注意当前的循环。

换层也算作平面中的裂口，因此您附近应该有一个匹配的GND通孔，因此高速返回电流不必走弯路。

最后说明：返回电流遵循最小电阻的路径。对于低频而言，这是最短的实心铜布线，可能不会遵循信号/功率曲线。对于更高的频率，由于分离增加了阻抗，它紧挨着驱动信号。这就是为什么在创建不连续点时会导致交叉平面流泪的原因，不连续点会导致反射，辐射的RF频率，信号完整性损失，青蛙下雨等。

您可以完全将模拟和数字电源和地分开。两者之间的数字接口应使用隔离的DC-DC转换器和光电隔离。