問：我讀過你們的數據手冊和應用筆記，也參加了你們的研討會，但我仍然對如何處理ADC上的模擬（AGND）和數字（DGND）接地引腳感到困惑。數據手冊通常說要在器件上將模擬和數字地連接在一起，但我不希望ADC成為系統的星形接地點。我該怎么辦？

A.首先，不要因為您對如何處理模擬和數字接地感到困惑而感到難過。很多人也是如此！大部分混淆首先來自ADC接地引腳的標記。引腳名稱 AGND 和 DGND 是指組件本身內部發生的情況，并不一定意味著您應該在外部使用它們。讓我解釋一下。

在同時具有模擬和數字電路的IC內部，例如ADC，接地通常保持獨立，以避免將數字信號耦合到模擬電路中。該圖顯示了ADC的簡單模型。對于將芯片上的焊盤連接到封裝引腳相關的引線焊電感和電阻，IC設計人員實際上無能為力?？焖僮兓臄底蛛娏髟贐點產生電壓，該電壓將不可避免地通過雜散電容耦合到模擬電路的A點。盡管如此，IC設計人員的工作還是使芯片工作。但是，您可以看到，為了防止進一步耦合，AGND和DGND引腳應在外部連接在一起，以最小的引線長度連接到相同的低阻抗接地層。DGND連接中的任何額外外部阻抗都會導致B點產生更多的數字噪聲;反過來，它將通過雜散電容將更多的數字噪聲耦合到模擬電路中。雖然這是一個非常簡單的模型，但這有助于說明這一點。

Q. 好的，您告訴我將IC的AGND和DGND引腳連接到同一接地層 - 但我在系統中維護單獨的模擬和數字接地層。我希望它們只在一個點上連接在一起：電源返回全部連接在一起并連接到機箱接地的公共點。現在我該怎么辦？

A.如果您的系統中只有一個數據轉換器，您實際上可以按照數據手冊中的規定進行操作，并在轉換器上將模擬和數字接地系統連接在一起。您的系統星形接地點現在位于數據轉換器上。但這可能是非常不可取的，除非您最初在規劃系統時考慮到了這個想法。如果將多個數據轉換器位于不同的PCB上，則概念就會崩潰，因為模擬和數字接地系統在多個PCB上的每個轉換器上連接在一起。這是對地面循環的完美邀請！

問：我想我已經想通了！如果我必須在器件上將AGND和DGND引腳連接在一起，并且我想保持單獨的系統模擬和數字接地，我將AGND和DGND連接到PCB上的模擬接地層或數字接地層，但不能同時連接兩者。右？現在，既然ADC既是模擬器件又是數字器件，那么應該選擇哪一個？

答：正確！現在，如果將AGND和DGND引腳都連接到數字接地層，則模擬輸入信號將產生數字噪聲總和，因為它可能是單端的，并以模擬接地層為基準。

Q. 所以正確的答案是將AGND和DGND引腳都連接到模擬接地層？但是，這不會在我安靜的模擬接地層上注入數字噪聲嗎？輸出邏輯的噪聲容限是否降低了，因為它現在以模擬接地層為基準，而所有其他邏輯都以數字接地層為基準？我計劃將ADC輸出運行到背板三態數據總線，這開始時會非常嘈雜，所以我認為我需要我能得到的所有噪聲容限。

A.好吧，從來沒有人說生活是輕松或公平的！通過崎嶇不平的道路，您得出了正確的結論，但是您提出的問題 - 模擬接地層上的數字噪聲和ADC輸出上的噪聲容限降低 - 實際上并不像看起來那么糟糕;它們是可以克服的。讓幾百毫伏的電壓損壞數字接口顯然比將相同的損壞信號施加到模擬輸入端要好，因為16位、10 V輸入范圍ADC的最低有效位僅為150 μV！首先，DGND引腳上的數字接地電流不可能真的那么糟糕，否則它們首先會降低ADC的內部模擬部分！如果將ADC的電源引腳旁路到模擬接地層，使用高質量的高頻陶瓷電容來產生高頻噪聲（例如0.1 μF），則將這些電流隔離到IC周圍的非常小的區域，并且它們對系統其余部分的影響很小。

數字噪聲容限會有所降低，但如果小于幾百毫伏左右，則通?？梢允褂肨TL或CMOS邏輯。如果您的ADC具有單端ECL輸出，則可能需要在每個數字輸出上放置一個推挽門，即同時具有真輸出和互補輸出的推挽門。將該柵極封裝的接地連接到模擬接地層，并在接口上差分連接邏輯信號。使用另一端的差分線路接收器，該接收器接地至數字接地層。模擬和數字接地層之間的噪聲現在是共模的，其中大部分將在差分線路接收器的輸出端被抑制。您可以對TTL或CMOS使用相同的技術，但通常有足夠的噪聲容限，不需要差分傳輸技術。

但是，你說的一件事讓我非常困擾。通常，將ADC輸出直接連接到噪聲數據總線是不明智的?？偩€噪聲可能通過雜散內部電容耦合回ADC模擬輸入，范圍為0.1至0.5 pF。最好將ADC輸出直接連接到靠近ADC的中間緩沖鎖存器。緩沖鎖存器接地至數字接地層，因此其輸出邏輯電平現在與系統其余部分的輸出邏輯電平兼容。

問：我想我現在明白了，但是你為什么不一開始就調用ADC AGND的所有接地引腳;然后這些一開始就不會出現？

答：也許吧。但是，如果進貨檢查人員在這些引腳之間連接歐姆表，并發現它們實際上并未在封裝內連接在一起怎么辦？整個批次可能會被拒絕 - IC可能會被吹！此外，ADC數據手冊有一個傳統，即我們必須標記引腳以指示其真實功能，而不是我們希望它們是什么。

問奧克現在，這里有一個我一直保存為您的終極測試的問題！我有一位同事設計了一個具有獨立模擬和數字接地系統的系統。我的同事說，ADC的AGND引腳連接到模擬接地層，DGND引腳連接到數字接地層，系統工作正常！你怎么解釋這一點？

A.首先，僅僅因為不推薦練習并不一定意味著您在某些時候無法逃脫它，從而陷入一種虛假的安全感。（這是墨菲定律中鮮為人知的定律之一）。有些ADC對AGND和DGND引腳之間的外部噪聲不太敏感，可能是您的同事不小心選擇了其中一個?？赡苓€有其他解釋 - 這需要我們探討您的同事對“工作正?！钡亩x - 但關鍵是制造商在這些工作條件下不能保證ADC的規格。對于像ADC這樣的復雜組件，不可能在所有可能的工作條件下測試器件，尤其是那些一開始不推薦的工作環境！你的朋友這次很幸運，但你可以肯定，如果這種做法在未來的系統設計中繼續下去，墨菲定律最終會趕上他（或她）。

問：我想我現在理解ADC接地原理，但是DAC呢？

A.同樣的理念也適用。DAC的AGND和DGND引腳應連接在一起并連接到模擬接地層。如果DAC沒有輸入鎖存器，則驅動DAC的寄存器應以模擬接地層為基準并接地，以防止數字噪聲耦合到模擬輸出。

問：包含ADC、DAC和DSP的混合信號芯片（如ADSP-21msp5O語音帶處理器）怎么樣？

一個。同樣的理念也適用。您永遠不應該認為復雜的混合信號芯片（如ADSP-21msp50）只是一個數字芯片！應該應用我們剛剛討論的相同準則。盡管16位Σ-Δ型ADC和DAC的有效采樣速率僅為8 ksps，但轉換器的工作過采樣頻率為1 MHz。該器件需要一個外部 13MHz 時鐘，并通過鎖相環從中生成一個內部 52MHz 處理器時鐘。所以你看，成功應用這個器件需要了解精密和高速電路的設計技術。

Q. 這些設備的模擬和數字電源要求如何？我應該購買單獨的模擬和數字電源還是使用相同的電源？

A.這實際上取決于您的數字電源上的噪聲量。例如，ADSP-21msp50具有用于+5 V模擬電源和+5 V數字電源的獨立引腳。如果您有一個相對安靜的數字電源，您可能也可以將其用于模擬電源。確保使用一個 0.1μF 陶瓷電容器對器件上的每個電源引腳進行正確去耦。切記去耦至模擬接地層，而不是數字接地層！您可能還需要使用鐵氧體磁珠進行進一步隔離。下圖顯示了正確的排列。更安全的解決方案是使用單獨的+5 V模擬電源。如果可以承受額外的功耗，則可以使用三端穩壓器從安靜的+5 V或+15 V電源產生+12 V電壓。

審核編輯：郭婷