2 如何设计数字地和模拟地
在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面。相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比)；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。
有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线，电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI问题。
如图1所示，我们采用上述分割方法，而且信号线跨越了两个地之间的间隙，信号电流的返回路径是什么呢？假定被分割的两个地在某处连接在一起(通常情况下是在某个位置单点连接)，在这种情况下，地电流将会形成一个大的环路。流经大环路的高频电流会产生辐射和很高的地电感，如果流过大环路的是低电平模拟电流，该电流很容易受到外部信号干扰。最糟糕的是当把分割地在电源处连接在一起时，将形成一个非常大的电流环路。另外，模拟地和数字地通过一个长导线连接在一起会构成偶极天线。
了解电流回流到地的路径和方式是优化混合信号电路板设计的关键。许多设计工程师仅仅考虑信号电流从哪儿流过，而忽略了电流的具体路径。如果必须对地线层进行分割，而且必须通过分割之间的间隙布线，可以先在被分割的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线。这样，在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径，从而使形成的环路面积很小。
采用光隔离器件或变压器也能实现信号跨越分割间隙。对于前者，跨越分割间隙的是光信号；在采用变压器的情况下，跨越分割间隙的是磁场。还有一种可行的办法是采用差分信号：信号从一条线流入从另外一条信号线返回，这种情况下，不需要地作为回流路径。
要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先了解高频电流的特性。高频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层。在实际工作中一般倾向于使用统一地，而将PCB分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有层的模拟区内布线，而数字信号在数字电路区内布线。在这种情况下，数字信号返回电流不会流入到模拟信号的地。
只有将数字信号布线在电路板的模拟部分之上或者将模拟信号布线在电路板的数字部分之上时，才会出现数字信号对模拟信号的干扰。出现这种问题并不是因为没有分割地，真正的原因是数字信号的布线不适当。 PCB设计采用统一地，通过数字电路和模拟电路分区以及合适的信号布线，通常可以解决一些比较困难的布局布线问题，同时也不会产生因地分割带来的一些潜在的麻烦。在这种情况下，元器件的布局和分区就成为决定设计优劣的关键。如果布局布线合理，数字地电流将限制在电路板的数字部分，不会干扰模拟信号。对于这样的布线必须仔细地检查和核对，要保证百分之百遵守布线规则。否则，一条信号线走线不当就会彻底破坏一个本来非常不错的电路板。
在将A/D转换器的模拟地和数字地管脚连接在一起时，大多数的A/D转换器厂商会建议：将AGND和DGND管脚通过最短的引线连接到同一个低阻抗的地上(注：因为大多数A/D转换器芯片内部没有将模拟地和数字地连接在一起，必须通过外部管脚实现模拟和数字地的连接)，任何与DGND连接的外部阻抗都会通过寄生电容将更多的数字噪声耦合到IC内部的模拟电路上。按照这个建议，需要把A/D转换器的AGND和DGND管脚都连接到模拟地上，但这种方法会产生诸如数字信号去耦电容的接地端应该接到模拟地还是数字地的问题。
如果系统仅有一个A/D转换器，上面的问题就很容易解决。如图3中所示，将地分割开，在A/D转换器下面把模拟地和数字地部分连接在一起。采取该方法时，必须保证两个地之间的连接桥宽度与IC等宽，并且任何信号线都不能跨越分割间隙。
如果系统中A/D转换器较多，例如10个A/D转换器怎样连接呢？如果在每一个A/D转换器的下面都将模拟地和数字地连接在一起，则产生多点相连，模拟地和数字地之间的隔离就毫无意义。而如果不这样连接，就违反了厂商的要求。
最好的办法是开始时就用统一地。如图4所示，将统一的地分为模拟部分和数字部分。这样的布局布线既满足了IC器件厂商对模拟地和数字地管脚低阻抗连接的要求，同时又不会形成环路天线或偶极天线而产生EMC问题。
如果对混合信号PCB设计采用统一地的做法心存疑虑，可以采用地线层分割的方法对整个电路板布局布线，在设计时注意尽量使电路板在后边实验时易于用间距小于1/2英寸的跳线或0欧姆电阻将分割地连接在一起。注意分区和布线，确保在所有的层上没有数字信号线位于模拟部分之上，也没有任何模拟信号线位于数字部分之上。而且，任何信号线都不能跨越地间隙或是分割电源之间的间隙。要测试该电路板的功能和EMC性能，然后将两个地通过0欧姆电阻或跳线连接在一起，重新测试该电路板的功能和EMC性能。比较测试结果，会发现几乎在所有的情况下，统一地的方案在功能和EMC性能方面比分割地更优越。
分割地的方法还有用吗？
在以下三种情况可以用到这种方法：一些医疗设备要求在与病人连接的电路和系统之间的漏电流很低；一些工业过程控制设备的输出可能连接到噪声很大而且功率高的机电设备上；另外一种情况就是在PCB的布局受到特定限制时。
在混合信号PCB板上通常有独立的数字和模拟电源，能够而且应该采用分割电源面。但是紧邻电源层的信号线不能跨越电源之间的间隙，而所有跨越该间隙的信号线都必须位于紧邻大面积地的电路层上。在有些情况下，将模拟电源以PCB连接线而不是一个面来设计可以避免电源面的分割问题。
3 混合信号PCB设计是一个复杂的过程，设计过程要注意以下几点：
1.将PCB分区为独立的模拟部分和数字部分。
2.合适的元器件布局。
3.A/D转换器跨分区放置。
4.不要对地进行分割。在电路板的模拟部分和数字部分下面敷设统一地。
5.在电路板的所有层中，数字信号只能在电路板的数字部分布线。
6.在电路板的所有层中，模拟信号只能在电路板的模拟部分布线。
7.实现模拟和数字电源分割。
8.布线不能跨越分割电源面之间的间隙。
9.必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上。
10.分析返回地电流实际流过的路径和方式。
11.采用正确的布线规则
★数字地和模拟地处理的基本原则如下：
1模拟地和数字地之间链接
（1）模拟地和数字地间串接电感一般取值多大？
一般用几uH到数十uH。
（2）用0欧电阻是最佳选择 (1)可保证直流电位相等、(2)单点接地(限制噪声)、(3)对所有频率的噪声都有衰减作用(0欧也有阻抗，而且电流路径狭窄，可以限制噪声电流通过)。
磁珠相当于带阻陷波器，只对某个频点的噪声有抑制作用，如果不能预知噪点，如何选择型号，况且，噪点频率也不一定固定，故磁珠不是一个好的选择。
电容不通直流，会导致压差和静电积累，摸机壳会麻手。如果把电容和磁珠并联，就是画蛇添足，因为磁珠通直，电容将失效。串联的话就显得不伦不类。
电感特性不稳定，离散分布参数不好控制，体积大。电感也是陷波，LC谐振(分布电容)，对噪点有特效。
总之，关键是模拟地和数字地要一点接地。
建议，不同种类地之间用0欧电阻相连；电源引入高频器件时用磁珠；高频信号线耦合用小电容；电感用在大功率低频上。
2 磁珠
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采用在高频段具有良好阻抗特性的铁氧体材料烧结面成，专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。
主要参数:
标称值:因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆 .一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。
额定电流:额定电流是指能保证电路正常工作允许通过电流.
3 电感与磁珠的区别:
有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈,少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠;
电感是储能元件,而磁珠是能量转换（消耗）器件;
电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策;
磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰.两者都可用于处理EMC、EMI问题;
电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上.在模拟地和数字地结合的地方用磁珠.
磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。 他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。
作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了
磁珠由氧磁体组成，电感由磁心和线圈组成，磁珠把交流信号转化为热能，电感把交流存储起来，缓慢的释放出去。
磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ ,它在低频时电阻比电感小得多。
铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) 是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显着。
在电路中只要导线穿过它即可（我用的都是象普通电阻模样的，导线已穿过并胶合，也有表面贴装的形式，但很少见到卖的）。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。
有的磁珠上有多个孔洞，用导线穿过可增加组件阻抗（穿过磁珠次数的平方），不过在高频时所增加的抑制噪声能力不可能如预期的多，而用多串联几个磁珠的办法会好些。
铁氧体是磁性材料，会因通过电流过大而产生磁饱和，导磁率急剧下降。大电流滤波应采用结构上专门设计的磁珠，还要注意其散热措施。
铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。
铁氧体磁珠还广泛应用于信号电缆的噪声滤除。
以常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例，其型号各字段含义依次为：
HH 是其一个系列，主要用于电源滤波，用于信号线是HB系列；
1 表示一个组件封装了一个磁珠，若为4则是并排封装四个的；
H 表示组成物质，H、C、M为中频应用（50－200MHz），
T低频应用（50MHz），S高频应用（200MHz）；
3216 封装尺寸，长3.2mm，宽1.6mm，即1206封装；
500 阻抗（一般为100MHz时），50 ohm。
其产品参数主要有三项：
阻抗[Z]@100MHz (ohm) : Typical 50, Minimum 37;
直流电阻DC Resistance (m ohm): Maximum 20;
额定电流Rated Current (mA): 2500.
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电感和磁珠的什么联系与区别
电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件
电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策
磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。
磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过错50MHZ。
★地的连接一般用电感，电源的连接也用电感，而对信号线则采用磁珠？
但实际上磁珠应该也能达到吸收高频干扰的目的啊？而且电感在高频谐振以后都不能再起电感的作用了……
先必需明白EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用电感。
对于扳子的IO部分，是不是基于EMC的目的可以用电感将IO部分和扳子的地进行隔离，比如将USB的地和扳子的地用10uH的电感隔离可以防止插拔的噪声干扰地平面？
电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。
在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。数字地和模拟地之间的磁珠用多大
磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）
取决于你需要磁珠吸收的干扰波的频率
为什么磁珠的单位和电阻是一样的呢？？都是欧姆！！
磁珠就是阻高频嘛，对直流电阻低，对高频电阻高，不就好理解了吗，
比如就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻
因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。
在很多产品中，交换机的两个地用电容连接起来，为什么不用电感？ 你说的两个地，其中一个是不是机壳的？
我估计（以下全部估计，有错请指点）
如果用磁珠或者直接相连的话，
人体静电等意外电平会轻易进入交换机的地，
这样交换机工作就不正常了。
但如果它们之间断开，那么遭受雷击或者其他高压的时候，两个地之间的电火花引起起火……
加电容则避免这种情况。
对于加电容的解释我也觉得很勉强呵呵，
请高手指教！
交换机的地，是通过两个地之间的之间的电容去消除谐波。就像高阻抗的变压器一样，他附加了一个消除谐波的通路！我自己认为！请指正！
铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的导磁率，他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用，因为在低频时他们主要程电感特性，使得线上的损耗很小。在高频情况下，他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上，铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由他的电阻特性决定的。
线圈，磁珠
有一匝以上的线圈习惯称为电感线圈，少于一匝（导线直通磁环）的线圈习惯称之为磁珠。用途由起所需电感量决定。
请教：对于骅讯的USB声卡方案中，在UBS电源端与地端也分别接有一个磁珠，不知是否有人清楚，但是在实际生产中也有些工程把磁珠用电感去代替了，请问这样可以吗？
那里的磁珠是起什么作用哟？
作为电源滤波，可以使用电感。
磁珠的电路符号就是电感
但是型号上可以看出使用的是磁珠
在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了
★数字地和模拟地处理的基本原则如下：
1）、若为低频模拟，加粗和缩短地线；单点接地，可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频和数字，地线的电感效应较严重，单点接地会导致实际地线加长，故应多点接地和单点接地相结合。
2）、高频还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下：应尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；大面积（满）接地，即除传输信号及电源的印制线以外，其余部分全覆铜作为地线，但不要留有死的无用大面积铜箔。
3）、地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路面积不可过大，以免产生较大的感应电流。注意若为低频，则应避免地线环路。
4）、数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D转换，则只在尽量靠近该器件处单点接地。
1）、若为低频模拟，加粗和缩短地线；单点接地，可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频和数字，地线的电感效应较严重，单点接地会导致实际地线加长，故应多点接地和单点接地相结合。
2）、高频还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下：应尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；大面积（满）接地，即除传输信号及电源的印制线以外，其余部分全覆铜作为地线，但不要留有死的无用大面积铜箔。
3）、地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路面积不可过大，以免产生较大的感应电流。注意若为低频，则应避免地线环路。
4）、数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D转换，则只在尽量靠近该器件处单点接地。
