如果要使用数字信号隔离芯片将AD7606对数字系统隔离，应该如何铺地？

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在AD7606与数字系统隔离的设计中，接地策略需要根据具体应用场景和噪声环境灵活选择。以下是分步解决方案：

一、理解AD7606的接地特性

1. 芯片特性：AD7606无独立数字地(DGND)引脚，其数字接口的返回路径依赖模拟地(AGND, 引脚26)。


2. 关键矛盾：数据手册建议AGND与DGND单点接地，而评估板采用统一地平面。需分析两种方案的适用场景。

二、隔离方案的核心原则

1. 数字隔离器作用：隔离器（如ADuM系列）两侧的地必须完全独立，避免通过PCB形成回路。
   
   
   
   • 原边地：AD7606侧的地（即AGND）需与隔离器输入侧地连接。
   
   
   • 副边地：隔离后的数字系统使用独立地平面，与AGND无直接连接。
   
   

三、两种接地方案的实现步骤

方案A：单点接地（数据手册推荐）

1. AGND处理：
   
   
   
   • 将AD7606的AGND（引脚26）作为唯一接地点。
   
   
   • 模拟部分（电源退耦、输入信号）直接连接至AGND平面。
   
   


2. 数字侧隔离前处理：
   
   
   
   • 隔离器输入侧的地（原边）与AGND单点连接。
   
   
   • 确保数字信号线（数据、时钟等）靠近隔离器布局，缩短回流路径。
   
   


3. 隔离后处理：
   
   
   
   • 数字系统使用独立地平面，通过隔离器磁耦/容耦与AGND隔离。
   
   


4. PCB布局要点：
   
   
   
   • AGND平面在AD7606下方完整铺铜，避免分割。
   
   
   • 单点连接位置选择在AD7606的AGND引脚附近，且远离高频数字信号。
   
   

方案B：统一地平面（评估板方案）

1. 地平面设计：
   
   
   
   • 将AGND与数字地（隔离前）合并为统一地平面。
   
   
   • 仅在电源入口处设置单点接地点（如电源滤波电容接地端）。
   
   


2. 噪声控制措施：
   
   
   
   • 数字信号线远离模拟输入，采用垂直走线交叉减少耦合。
   
   
   • 在AD7606的模拟电源引脚添加π型滤波器（10Ω电阻+0.1μF/10μF电容）。
   
   


3. 隔离实现：
   
   
   
   • 隔离器副边地仍独立，与原边地无连接。
   
   
   • 高速数字信号（如SPI CLK）需匹配阻抗，避免反射。
   
   

四、关键设计验证步骤

1. 回流路径分析：
   
   
   
   • 使用仿真工具（如SIwave）验证数字信号回流是否干扰模拟区域。
   
   
   • 确保AGND平面在数字信号线下方的完整性，避免跨分割。
   
   


2. 噪声测试：
   
   
   
   • 上电后测量AGND与隔离后地之间的共模噪声，应小于隔离器耐受值（典型值<1kV）。
   
   
   • 使用频谱分析仪观察模拟输入端的噪声频谱，确保无数字开关噪声（如10MHz以下无毛刺）。
   
   


3. 隔离耐压测试：
   
   
   
   • 根据所选隔离器规格（如ADuM1411耐压5kVrms），进行HIPOT测试验证隔离完整性。
   
   

五、特殊场景处理

1. 高精度测量（16bit+）：
   
   
   
   • 强制采用方案A，AGND分割为星型接地，敏感模拟走线包地处理。
   
   
   • 在AD7606的REF引脚添加低噪声LDO（如LT3045），并与AGND单点连接。
   
   


2. 多板卡系统：
   
   
   
   • 若AD7606与数字系统分属不同板卡，需通过背板连接器实现地分割。
   
   
   • 在连接器处设置地隔离带（>2mm间距），仅通过隔离器跨接信号。
   
   

六、引脚26的特殊处理

禁止将AGND直接作为数字地：

• 若将引脚26同时连接模拟和数字地，会导致数字噪声通过AGND耦合到模拟端。正确做法是：
  
  
  
  1. 所有数字信号（数据线、BUSY等）的返回电流必须通过AGND。
  
  
  2. 在布局时，数字信号线下方保持完整AGND平面，为高频回流提供低阻抗路径。
  
  
  3. 数字隔离器的原边地严格限定在AD7606侧AGND区域，避免延伸到其他数字电路。
  
  

七、实战设计示例

以4层板（Top-GND-Power-Bottom）为例：

1. Layer 2（GND）处理：
   
   
   
   • AD7606下方区域为完整AGND平面。
   
   
   • 隔离器下方分割出原边地（AGND）和副边地（DGND_SYS），间距>8mm。
   
   


2. 走线规则：
   
   
   
   • 模拟输入走Top层，两侧加Guard Trace接AGND。
   
   
   • 数字信号走Bottom层，下方对应AGND平面无分割。
   
   


3. 过孔布置：
   
   
   
   • AD7606的AGND引脚通过多个过孔直接连接Layer2平面。
   
   
   • 隔离器原边地过孔环绕信号过孔，形成低电感回路。
   
   

通过以上措施，可在满足隔离要求的同时，兼顾信号完整性和抗噪性能。最终方案需根据实际噪声测试结果调整，如发现数字噪声耦合，可增加AGND分割或优化单点接地点位置。