探秘 EMC：数字地与模拟地的区别、接地方式及案例解析

　　在电子领域中，“地” 是一个大家都非常熟悉的概念。但细分下来，“地” 可分为泄放电荷以保护人安全的安全地，以及为信号电流提供回流路径的信号地。而信号地又能进一步区分为为数字信号提供回流的数字地，和为模拟信号提供回流的模拟地。
　　具体而言，数字地是数字电路部分的公共基准端，也就是数字电压信号的基准端；模拟地则是模拟电路部分的公共基准端，是模拟信号的电压基准端（零电位点）。

　　将地分为数字地和模拟地是有其重要原因的。数字信号通常为矩形波，含有大量的谐波。如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波就很容易干扰到模拟信号的波形。当模拟信号为高频或强电信号时，也会对数字电路的正常工作产生影响。模拟电路涉及弱小信号，而数字电路门限电平较高，对电源的要求相对模拟电路较低。在既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差。其根本原因在于，无法保证电路板上铜箔的电阻为零，所以在接入点将数字地和模拟地分开，目的是将数字地和模拟地的共地电阻降到。

　　接地方式主要有单点接地，单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。在串联单点接地中，许多电路之间存在公共阻抗，因此相互之间由公共阻抗耦合产生的干扰十分严重。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰，但不短接又不合适。对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用单点接地是抑制地线干扰的选择，主要可防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，单点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取多点接地和单点接地相结合的方式。

　　下面来看一个实际。如下图所示，是整改某个含有数字地和模拟地分隔的简图。所整改的机器是车载上的一款语音娱乐机器，该机器含有反激电路且有数字与模拟地，所以机器在反激电路的变压器下方开始分地，分地情况如蓝色线条所示。
　　一开始，在机器的数字地以及模拟地之间串了 0Ω 电阻，在 CE 测试中的电流法可以降低辐射超标频点，但组装到汽车上后，机器的功能出现问题，容易受到其他模块来的杂音串扰，所以该方案被否决。
　　于是，考虑到电容的隔直通交性能，尝试用它来降低相应频段的 CE 超标，同时保障机器不受其他功能影响。具体措施是，在不同地方进行电容接地，在板子正面的反激电路的电源地和数字地之间加了 100nF 电容，板子正面的模拟地和数字地之间加 100nF 电容，在板子背面的模拟地和电源地之间加 10nF 电容。依据这些整改措施，测试结果比较理想，之前的超标频点整体都降下去了。
　　实际上，在许多涉及反激电路、数字电路和模拟电路的电子设备中，都会进行分地操作。但为了解决机器的 EMC 问题，需要对不同类型的 “地” 通过电阻或者电容进行多点接地。不管是采用电容连接，还是通过电阻、电感等电子器件，都要在不影响机器正常功能的前提下进行相应的整改。