如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？
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。
一 、分割
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。
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；
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。
二、信号完整性
仿真
信号完整性仿真重点分析有关高速信号的 3 个主要问题：
信号质量、串扰和时序。
对于信号质量，目标是获取具有明确的边缘，且没有过度过冲和下冲的信号。
通常，可以通过添加某种类型的端接以使驱动器的阻抗与传输线的阻抗相匹配来解决这些问题。
对于多点分支总线，并非总能匹配阻抗，因此，需要将端接和拓扑的长度变化相结合来控制反射，使得它们不会对信号质量和时序产生不利影响。
三、电源完整性仿真
在电源完整性分析中，主要仿真类型有直流压降分析、去耦分析和噪声分析。
直流压降分析包括对 PCB 上复杂走线和平面形状的分析，可用于确定由于铜的电阻将损失多少电压。
此外，还可以使用直流压降分析来确定高电流密度区域。
实际上，可以使用热仿真器对它们进行协同仿真，以查看热效应。
幸运的是，针对直流压降问题的解决方案非常简单：添加更多的金属。
这些额外金属可能会采用更宽和/或更厚的走线和平面形状、额外平面或额外过孔。
PDN 不仅充当为 IC 提供电流的手段，还用作信号的返回电流路径。
信号完整性与电源完整性之间的大量交叉发生在过孔中。
对于穿过过孔的单端信号来说，PDN 充当该信号的返回电流路径。
附近的过孔或电容器为返回电流提供路径，以使其从一个平面移至下一个平面。
因此，PDN 实际上决定了该单端过孔的阻抗和延迟特性，并且对于更快的单端信号（如 DDR3 和DDR4）的精确建模来说是至关重要的。
使用这一相同的 SI/PI 组合过孔模型，可以分析从一个过孔到下一个过孔的耦合，以及信号通过过孔到 PDN 的耦合。
信号完整性和电源完整性的分析对于成功的高速数字设计来说是至关重要的。它们为需要进行哪些设计更改提供了有价值的见解。
此外，随着建模方法和计算能力的改善，如果能够同时仿真这两种类型的完整性，则会清楚地了解电路的实际行为、设计中真正存在的利润以及它们如何实现最佳可能性能。
原作者：鑫鑫鑫领域
