各位同行朋友們晚上好，我最近遇到了一個問題，PCB板在布局的時候，電路中的模擬地(AGND)與數(shù)字地(DGND)到底是分開在最后單點連接，還是不需要嚴格的區(qū)分？

我相信這個問題肯定也困擾大家很久了，下面是我的一些總結(jié)和分享，希望能起到拋磚引玉的作用，對大家的設(shè)計起到幫助。

我們都知道PCB布局的時候需要遵循的Layout的規(guī)則比較多，這些規(guī)則的制定，其目的都是為了使產(chǎn)品的可靠性更好，性能更加。模擬地和數(shù)字地是否在布局的時候進行區(qū)分，在電子行業(yè)也是老生常談的一個問題，這不是剛好遇到這個問題，趁此機會對這個問題研究一下。

首先我比較好奇的是，為什么會有模擬地和數(shù)字地這兩個概念的出現(xiàn)？

目前在網(wǎng)上能找到的資料，基本上都是告訴你，有100種辦法可以讓你將二者分開，而且支撐的理論也非常多，但是AGND和DGND什么時候被引入到電子行業(yè)的講解幾乎沒有！

經(jīng)過在網(wǎng)上查找資料，據(jù)說區(qū)分AGND和DGND這兩個概念，最早出現(xiàn)在音頻ADC年代。可能是當年前輩在做音頻設(shè)備的時候，由于音頻設(shè)備中模擬器件的地和數(shù)字器件的地沒有區(qū)分地，導致音頻設(shè)備的指標一直達不到設(shè)計的值，最后分析的原因是：AGND和DGND在布局的時候沒有進行區(qū)分。

從那時候開始，就有了AGND和DGND這兩個名字。當然，概念的出現(xiàn)，伴隨著也出現(xiàn)了非常多的相關(guān)理論來解釋這樣做的必要性。

 隨著半導體技術(shù)的進一步發(fā)展，電子設(shè)備出現(xiàn)的種類越來越多，產(chǎn)品的形態(tài)也越來越復雜，其中比較明顯的一個改變就是：信號從幾M上升到了幾百M，低速的信號變成了高速信號。

由于模擬地和數(shù)字地的概念出現(xiàn)后，到了高速電路時代，按照以前的設(shè)計又出現(xiàn)了：隔離地出現(xiàn)問題，不隔離地又正常的現(xiàn)象。

上圖是說，LINEAR的FAE經(jīng)理說在高速數(shù)字電路設(shè)計中，不區(qū)分地反而更好。

在《哲學原理》里面馬克思說過：事物的辯證發(fā)展從形式上看，是螺旋式上升或波浪式前進，方向是前進上升的，道路是迂回曲折的，是前進性與曲折性的統(tǒng)一。同樣，我們對某一個知識的認知，也不是一蹴而就，需要經(jīng)歷螺旋式上升的過程。

以前都認為AGND和DGND區(qū)分開對系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有好處，但是現(xiàn)在卻出現(xiàn)了問題，為什么有的工程師在布局的時候要強調(diào)做區(qū)別，有的工程師在布局的時候又強調(diào)可以不做區(qū)分？

帶著上面這個問題，我在“阿莫電子論壇”，針對模擬地和數(shù)字地關(guān)鍵詞進行了搜索。

從搜索的結(jié)果看，差不多有121個相關(guān)的問題都是在討論PCB的“地”布局。

上面這個問題樓主的提問是：模擬地直接全部鋪銅好，還是直接連線好？

要解決這個問題，必須先搞清楚，AGND和DGND有什么區(qū)別？

模擬地和數(shù)字地的信號最后都要回流到地，數(shù)字信號變化的速度快，在0與1之間翻轉(zhuǎn)的過程，其實是內(nèi)部的邏輯門電路的驅(qū)動狀態(tài)在隨之發(fā)生改變，這些改變就會引起電壓和電流的波動。無論是dv/dt，還是di/dt的變化，在“地”上都會引起較大的噪聲。但是模擬信號是需要一個很干凈的地作為參考平面。

通俗的講就是：數(shù)字地就像是波濤洶涌的大海，而模擬地就像是風平浪靜的小溪。

那針對上面模擬地怎么鋪銅的疑問，答案肯定是只要是模擬地部分，可以使用一塊銅，作為模擬信號的整塊參考地。

上面這個樓主建議AGND和DGND不用進行嚴格的區(qū)分，在四層板布局時，中間兩層專門拿出來當參考層并且不區(qū)分，表層的走線打孔到參考層，不區(qū)分“地”自身阻抗低，“地”平面足夠大，能夠?qū)?shù)字信號產(chǎn)生的噪聲完全稀釋掉，從而看不到電壓的變化。

形象的理解就是，你往風平浪靜的小溪中倒一杯水，小溪依舊是風平浪靜。

但是這里有個疑問？如果數(shù)字信號干擾比較強烈，參考層并沒有大到讓數(shù)字信號的噪聲淹沒在其中？也就是四層板可能剛好在這個項目上不試用，而需要八層板才能達到這個效果呢？

就在樓上說完不用分地的時候， 下面一個NF的精密電源，在PCB板上電源輸入的地方進行開槽，Top層只鋪銅，不走線，在Bottom層只走線，不鋪銅。

開槽的目的應該是限制電源輸入點大電流回流路徑的方向，讓電流僅僅從開槽的一邊回流。其實這有點像現(xiàn)在馬路上的機動車和人行道一樣，使用一個柵欄區(qū)分開。

但是下面這一塊馬蘭士的CD，數(shù)字IC芯片PCM1716的數(shù)字地和模擬地是沒有分開的。

看了上面這些案例，其實還是不知道到底是區(qū)分AGND和DGND還是不區(qū)分。

既然這個問題沒有一個確切的答案，我們在設(shè)計電路的時候，可以根據(jù)項目的特點進行選擇。找到一些資料，在后期可以在設(shè)計上參考參考。

上面的設(shè)計是參考的 Johnson, H., High-Speed Digital Design. Prentice Hall, 1993。

這個設(shè)計是參考的ADI的《GROUNDING IN MIXED SIGNAL SYSTEMSWalt Kester, James Bryant》。

說到模擬地和數(shù)字地，有三個器件，必須要介紹一下它們的區(qū)別，在區(qū)分模擬地和數(shù)字地的時候，經(jīng)常用到——磁珠，0Ω電阻以及電感。

磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號，像一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDR，SDRAM，RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，

電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等，其應用頻率范圍很少超過50MHZ。 磁珠有很高的電阻率和磁導率，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。

0歐姆電阻是阻值為0電阻，在它的身上不會產(chǎn)生功耗，經(jīng)常用來作單點隔離使用。

上述三種器件如果用在區(qū)分AGND和DGND上，要注意區(qū)分場合使用，特別是磁珠。用的好，電路某固定的噪聲可能確實被磁珠消耗吸收掉，但是用的不好，在磁珠上也會產(chǎn)生壓降，導致地平面存在電位差。

另外，磁珠是靠發(fā)熱，產(chǎn)生能量來消除噪聲，而電感和0Ω并不是，它們你靠的是濾波和物理單點隔離。

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