ADC PCB布局指南

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ADC PCB布局

混合信号系统的PCB布局中最有趣和最有争议的方面之一是adc的放置、路由和布局。混合信号PCB设计指南通常倾向于附带许多不正确的布局建议，但adc往往看到这些建议被极端地应用。这并不奇怪，因为这是混合信号PCB中模拟和数字世界相遇的地方。

混合信号PCB布局中的ADC放置和路由通常有两个目标:

防止数字信号向ADC采样的模拟信号注入噪声
确保采样信号测量在正确的参考电平

这两个目标都与PCB布局中的堆叠设计、接地和路由有关。遵循这些指导方针，以确保您的ADC功能正常和无噪声。

PCB中的ADC布局

成功的ADC设计首先需要选择合适的组件。在较高的层面上，为了达到上述两个目标，需要了解和遵循一些指导方针:

确保您了解ADC上数字接口的返回路径
使用坚实的地面;除非你的传感器接口有低信噪比和低频率，否则不要将GND网络分成多个区域
实现最佳电力系统设计实践对于数字接口
如果需要，用RC电路(用于输入)或串联电阻(用于输出)减慢ADC上的数字接口(通常是SPI或I2C);有关更多细节，请参阅下面的路由指南

第一点要看的是位置和路由，其次是接地。正确的接地设计将支持在布线中抑制噪声。

在不同的板子区域放置和路由数字和模拟

像任何混合信号系统一样，通过考虑位置和路由，特别是返回路径存在的位置，可以防止大多数噪声PCB参考平面．如果你观察ADC的典型引脚，你会发现引脚试图将组件不同侧面的数字和模拟接口分开。下图显示了一个实际ADC的例子，它有多个输入模拟通道和一个SPI接口输出接口。

ADC PCB布局

ADC引出线的例子。这些不同组件的放置应该被限制在ADC包的每一面。

基于这种分离，您可以计划板的不同区域只携带数字或模拟组件和信号。这是防止数字信号向模拟信号注入噪声的最好方法。

在上面的例子中有几点需要注意:

SHDN(有源低)引脚:这个引脚是一个使能引脚，本质上是一个控制信号。它可以连接到系统处理器上的慢接口(GPIO)(在数字端)。
COM销:不是所有adc都有这个密码。这个引脚是用来测量模拟输入通道的通用参考。例如，CH1的电压测量等于[V(CH1) - COM]。通常，COM连接到GND，所以COM = 0v(下面详细说明)。
可以和REFOUT:adc允许外部引用将连接到REFIN。不是所有adc都有REFOUT引脚;这允许在另一个组件中访问和使用组件的内部引用，或连接到REFIN。

连接AGND和DGND

分配理由通常是一个令人困惑的主题，当考虑adc时，它可能更令人困惑。似乎有一种观点认为，需要物理上断开的地面区域来引用模拟信号和数字信号。

保持DGND和AGND完全断开(只应在电隔离系统中使用)
将它们连接在一个点上，通常在ADC下面(通常在数据表中推荐，但应该非常小心地使用)
DGND和AGND网使用同一个接地平面(最好推荐)

第一点指出AGND和DGND区域应该被分割并且永远不要连接，这通常是错误的，在大多数情况下不应该遵循。但也有例外，例如当低信噪比低频信号需要在密集布局中采样时，或者当模拟部分和数字部分必须使用独立的、隔离的浮动电源时(在这种情况下，它们连接有安全帽而不是铜)。

下面的矩阵将板的堆叠和接地策略与低频和高频模拟信号相匹配。

	低频模拟	高频模拟
物理分离AGND和DGND	只有在孤立的系统中	只有在孤立的系统中
将AGND和DGND连接在一起	X (元件下方多层薄电介质)
AGND和DGND均为单地	X (元件下方多层薄电介质)	X (元件下方多层薄电介质)

确保接地区域在信号+ ADC层的相邻层上，最好使用至少4层板，以确保在EMI方面的最佳结果。如果必须使用两层板，则在数字和模拟信号周围使用接地铜填充，以提供清晰的信号限制返回路径。

高速串行数据接口

虽然这不是adc中最常见的情况，但有些组件使用差分数字接口来访问转换信号的数字数据。LVDS是一个差分接口这在某些组件中是可以访问的。然而，在数据转换器中通常使用另一种标准化接口:JESD204C。

由联合电子器件工程委员会(JEDEC)发布的JESD204C标准的最新修订版是一个高速串行接口(最高可达32.5 Gbps)，它标准化了adc / dac和fpga、asic和其他高速处理器。并不是所有的控制器或adc都包含JESD204C接口，但那些包含JESD204C接口的控制器或adc针对特定的应用程序，这些应用程序要求更高的采样率和转化率: