模拟地与数字地

定义

模拟地：模拟电路（如运算放大器、传感器、音频放大电路）的零电位参考端，是模拟信号（连续变化的电压 / 电流，如温度传感器输出、音频信号）的基准。特点：对噪声极敏感（微小干扰会导致信号失真，如音频杂音、传感器数据偏差）。
数字地：数字电路（如单片机、逻辑芯片、开关电路）的零电位参考端，是数字信号（离散的高低电平，如时钟信号、数据总线）的基准。特点：会产生高频噪声（数字信号跳变时的瞬态电流，以及时钟信号的谐波干扰）。

分割

数字信号的特点：电平幅度从0~1变化大，频率高，上升、下降时间很短，谐波丰富、频域宽广
模拟电路的特点：信号电平低，频带宽，容易受到外界干扰
当模拟电路和数字电路出现在一块电路板中并且相互靠近时，由于数字电路信号快速变化的电流会产生一个频率很高的变化磁场，在模拟电路中产生干扰电压，如果数字电路与模拟电路的接地线存在阻抗或者共用了一部分存在阻抗的地线，就会出现干扰和相互串扰。
![[地线分布参数.png]]

如何接地

20H准则，H代表在电路板的堆叠中信号层到接地层的距离，比如信号层到接地层的距离，在电路板堆叠中是0.1mm，那么在电路布局中，数字电路和模拟电路之间的距离就需要尽可能地保持在2mm以上。
![[如何接地.png]]

寄生效应

在高速或高频电路板中，PCB中的寄生效应非常明显，这些寄生电容和寄生电感会引起串扰、EMI、信号完整性等问题。
在处理高频、高速和混合信号PCB时，需要做一些特殊处理，以减小寄生效应对信号的影响。
为了减小寄生电容和电感的影响，我们需要知道它们是怎么产生的，才能对症下药。本节我们先来了解如何计算PCB的寄生电容和寄生电感，然后讨论如何减小它们的影响。
PCB上的导体一般有走线和过孔（焊盘、覆铜等都可以等效为走线），二者的结构完全不同，所以我们在讨论寄生效应时，需要把这两种结构分别分析。

寄生电容

信号线/焊盘的寄生电容

平板电容器的电容计算公式为：$C=\varepsilon_0\ast S/d$；其中$\varepsilon_0$是介电常数，$S$是相对的两个平板的面积，$d$是两个平板的距离。可以知道，在介电常数一定的情况下，正对的面积S越大、距离d越小，则电容越大。
由于在PCB的同一层上，信号线与信号线之间等效的正对面积很小，距离相对于相邻层之间的间距也很大，所以，同一层内的走线之间的寄生电容认为很小可以忽略；
把走线覆盖的面积当作平板电容器的面积，相邻层的间距作为平板电容器的间距，忽略掉其他因素引起的小电容，寄生电容的产生就可以简化为平板电容器的电容。
可以如下图计算：（A为面积、d为与相邻参考层的间距，例子中K=4.7是把PCB板材的介电常数考虑进去了）
![[寄生电容.png]]
从这个计算公式可以看出，如果想要减小信号线、焊盘的寄生电容，在设计PCB时，一是要减小铜皮覆盖的总面积；二是要增加层间距（在实际操作时，可以选用层间距大的PCB层叠结构，或者挖空相邻层的参考面）

过孔的寄生电容

过孔的寄生电容，不能等效成平板电容器，一般用以下公式计算：
（其中$D_1$为过孔的外径、$D_2$为过孔周围铜皮挖空部分的圆直径、T为PCB厚度、$\varepsilon_r$为板材的相对磁导率）

从以上计算公式可以看出，要想减小过孔的寄生电容，需要使用小孔径的过孔、加大过孔和铜皮的间距、选用更薄的PCB板材。

寄生电感

信号线/焊盘的寄生电感

计算方法如下：（W是线宽、L是线长，H是铜厚）
![[寄生电感.png]]
这个公式看起来比较复杂，实际上，对寄生电感影响最大的是线长L，将L的长度缩短是减小信号线寄生电感的最有效方法。

过孔的寄生电感

计算方法如下：（h是板厚、D是过孔直径）

从公式上可以看出，要减小过孔的寄生电感，需要减小板厚、增大过孔直径。