淺析在A/D中的模擬地、數(shù)字地處理

賀強 符阿琳

【摘要】在中波廣播發(fā)射機微機控制系統(tǒng)中，不僅有模擬電路，還有數(shù)字電路，只有確保模擬電路與數(shù)字電路完美的結(jié)合，才可以保證微機系統(tǒng)完成正常的A/D轉(zhuǎn)換工作。以下本文就針對DX600大功率中波發(fā)射機，淺析在A/D中的模擬地、數(shù)字地處理。

【關(guān)鍵詞】A/D；中波發(fā)射機；數(shù)字地；模擬地

一、介紹A/D中數(shù)字地、模擬地

在A/D轉(zhuǎn)換中，由于其模擬信號與數(shù)字信號都要回流到“地”，此時模擬信號公共“地”也就被稱為模擬地（AGND），是各種模擬t信號的零電位。同樣的數(shù)字信號回流到公共“地”，就被稱為數(shù)字地（DGND），是各種開關(guān)t信號的零電位[1]。在DX600中波廣播發(fā)射機A/D中，其干擾源包括數(shù)字地與模擬地，不僅包含A/D、D/A變換器，同時也包含敏感器件通路與媒介，為提升變換器抗干擾能力，應(yīng)該優(yōu)化微控制系統(tǒng)中的“模擬地”和“數(shù)字地”連接方法，提升A/D轉(zhuǎn)換信號質(zhì)量。

二、數(shù)字地、模擬地分開的作用與意義

在DX600中波廣播發(fā)射機微控制系統(tǒng)中，因為數(shù)字信號頻率高、變速快的特點，會在數(shù)字地上引起噪聲，降低模擬電路中的小信號指標(biāo)，因此需要將模擬地與數(shù)字地分開連接，這樣不僅可以避免地線公共阻抗部件間的互相干擾，還可以降低高頻電路與數(shù)字電路對地線的電感效應(yīng)[2]。將數(shù)字地、模擬地二者完全隔開，并獨立進行設(shè)置，分開模擬地和數(shù)字地，不僅可以解決噪聲干擾問題，還可以抑制高頻輻射噪聲，使噪聲得到抑制。模擬電路中，多為弱小信號，由于數(shù)字電路中的門限電平較高，因此其對電源要求較低，為提升模擬電路小信號指標(biāo)，可以分開A/D轉(zhuǎn)換中的模擬地和數(shù)字地，防止公共阻抗對部件間的干擾。在A/D中處理好模擬地與數(shù)字地連接問題，不僅可以降低噪聲干擾，也可以提高模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換的效率。

三、數(shù)字地、模擬地混接的影響

在DX600微控制系統(tǒng)的A/D處理中，如果將數(shù)字地與模擬地以混接方式連接在一起，將會產(chǎn)生靜電干擾，會導(dǎo)致A/D內(nèi)模擬地與數(shù)字地之間產(chǎn)生干擾，快速變化的數(shù)字電流也不會在相應(yīng)點產(chǎn)生電壓，會在模擬電路中產(chǎn)生高頻諧波，影響模擬信號[3]。將模擬地與數(shù)字地直接相連，不僅會導(dǎo)致互相干擾；同時將模擬地與數(shù)字地混接在一起，會影響信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，影響A/D轉(zhuǎn)換信號，如圖1中所示：

圖1 模擬地與數(shù)字地連接圖

在高頻電路模擬地中，還要考慮到一個問題，那就是該如何來抑制高頻輻射噪聲，具體措施就是可以通過加粗地線的方式，以此來降低噪聲對地的阻抗；或是可以在滿接地中，不再使用大面積的銅箔，這樣可以使傳輸信號作為抑制線，其它部分作為地線。A/D中將模擬地與數(shù)字地混接，為了防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲，也可以將地線構(gòu)成環(huán)路，也可以降低感應(yīng)電流的形成，降低干擾。

四、改善數(shù)字地、模擬地混接的措施

DX600中波廣播發(fā)射機中，在模擬地與數(shù)字地處理中，將二者分開連接固然是好，但是要想分開連接模擬地與數(shù)字地，就需要在整個微機系統(tǒng)中設(shè)置更多的參考電位點，這樣會降低系統(tǒng)在設(shè)計與使用中的適應(yīng)性，如圖2所示是DX600中波廣播發(fā)射機框圖。

圖1 DX600中波廣播發(fā)射機框圖

可以根據(jù)DX600中波廣播發(fā)射機的框圖，優(yōu)化設(shè)計A/D中“模擬地”和“數(shù)字地”的混接方法，在減少彎路和節(jié)省時間的同時，滿足系統(tǒng)的抗干擾性要求，以下介紹具體的改善措施：

1.抑制干擾源

在DX600中波廣播發(fā)射機A/D處理中，為降低數(shù)字地與模擬地干擾，可以干擾源兩端并聯(lián)電容，增加繼電器線圈續(xù)流二極管，并在繼電器兩端接點并接火花抑制電路，同時給電機加濾波電路，以此來減小干擾源。在布線時，需要盡量減少回路環(huán)面積，且電源線和地線也要盡量粗，并可以保證單片機閑置I/O口不懸空，提高敏感器件抗干擾性能。在抑制干擾源中，可以系統(tǒng)中的電機加濾波電路，并盡量縮短電容、電感引線，并在A/D處理模擬地和數(shù)字地中，確保其可以單點接地，這是因為地最終都要接到一起，不接在一起就會”浮地”，這樣會存在壓差[4]，導(dǎo)致積累電荷形成靜電。模擬地和數(shù)字地接地中，需要參考0電位，保證地標(biāo)準(zhǔn)一致，這樣可以保證各種地應(yīng)短接在一起，地時最終的參考點。

2.切斷干擾傳播路徑

在數(shù)字地中，應(yīng)該充分考慮電源對單片機的影響，需要給單片機電源加濾波電路，利用磁珠與電容組成π形濾波電路，并在I/O口加隔離控制電機，在模擬點中，對于晶振與單片機布線中，確保引腳盡量靠近，使用地線將模擬電中時鐘區(qū)隔離起來，合理分區(qū)電路板，確保強、弱信號以及數(shù)字、模擬信號隔離，并確保單片機與大功率器件地線應(yīng)該單獨接地，減小干擾[5]。

在低頻模擬電路中，可以加粗以及縮短地線，并在電路各部分英語一點接地方式，可以抑制地線干擾，這樣就可以防止地線公共阻抗對A/D轉(zhuǎn)換部件之間的互相干擾。同時，對于高頻電路與數(shù)字電路，可以采取分開接地同一點接地相結(jié)合的混接方式，降低干擾。利用磁珠與電容組成π形濾波電路，也可以應(yīng)用100Ω電阻來代替磁珠作用，產(chǎn)生π形濾波電路，切斷干擾傳播路徑；同時還可以在在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離，并在廠家分配A/D、D/A芯片中，用地線將數(shù)字地區(qū)與模擬地區(qū)相互隔離，這樣就可以使數(shù)字地與模擬分離，可以減小其相互之間的干擾。

3.采用一點接地

地連接中用電感，電源連接用電感，磁珠可以吸收超高頻信號，可以抑制電磁輻射干擾，DX600中波廣播發(fā)射機A/D處理中，將“模擬地”和“數(shù)字地”采用一點接地方法，通過磁珠將模擬和數(shù)字地混接起來，不及你可以有效抑制某個頻點的噪聲。還可以通過0歐電阻，保證“模擬地”和“數(shù)字地”混接，有效限制環(huán)路電流，抑制噪聲對模擬信號的影響，減小干擾。將模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，不僅會互相干擾，還將會影響A/D轉(zhuǎn)換質(zhì)量，低頻混接中，可以將模擬和數(shù)字電路一點接地，對于高頻時，可以利用磁珠將模擬與數(shù)字地一點共地，帶阻限波器也就相當(dāng)于是磁珠的等效電路，用磁珠連接，只對某頻點噪聲形成抑制作用；針對頻率不確定且無法預(yù)知的模擬地和數(shù)字地混接中，可以采取電容隔直通交原理，有效限制環(huán)路電流，抑制噪聲。

五、結(jié)論

綜上所述，只有設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)參考電位，確保“模擬地”和“數(shù)字地”有相同的絕對電位，才能真正提升DX600中波廣播發(fā)射機播出質(zhì)量，故此，實際中可以改善數(shù)字地、模擬地混接方法，在確保“模擬地”和“數(shù)字地”獨立的同時，又應(yīng)該同時保證二者的統(tǒng)一。

參考文獻

[1]方龍，魏霞.模擬地、數(shù)字地在A/D中的處理[J].廣播技術(shù)，2012，07（18）：41-42.

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[5]鄧芳芳；PXI模擬信號輸入/輸出模塊[D].電子科技大學(xué)，2010，13（09）：125-126.

作者簡介：賀強（1972—），男，國家新聞出版廣電總局七二六臺工程師。