浅析在A/D中的模拟地、数字地处理

贺强 符阿琳

【摘要】在中波广播发射机微机控制系统中，不仅有模拟电路，还有数字电路，只有确保模拟电路与数字电路完美的结合，才可以保证微机系统完成正常的A/D转换工作。以下本文就针对DX600大功率中波发射机，浅析在A/D中的模拟地、数字地处理。

【关键词】A/D；中波发射机；数字地；模拟地

一、介绍A/D中数字地、模拟地

在A/D转换中，由于其模拟信号与数字信号都要回流到“地”，此时模拟信号公共“地”也就被称为模拟地（AGND），是各种模拟t信号的零电位。同样的数字信号回流到公共“地”，就被称为数字地（DGND），是各种开关t信号的零电位[1]。在DX600中波广播发射机A/D中，其干扰源包括数字地与模拟地，不仅包含A/D、D/A变换器，同时也包含敏感器件通路与媒介，为提升变换器抗干扰能力，应该优化微控制系统中的“模拟地”和“数字地”连接方法，提升A/D转换信号质量。

二、数字地、模拟地分开的作用与意义

在DX600中波广播发射机微控制系统中，因为数字信号频率高、变速快的特点，会在数字地上引起噪声，降低模拟电路中的小信号指标，因此需要将模拟地与数字地分开连接，这样不仅可以避免地线公共阻抗部件间的互相干扰，还可以降低高频电路与数字电路对地线的电感效应[2]。将数字地、模拟地二者完全隔开，并独立进行设置，分开模拟地和数字地，不仅可以解决噪声干扰问题，还可以抑制高频辐射噪声，使噪声得到抑制。模拟电路中，多为弱小信号，由于数字电路中的门限电平较高，因此其对电源要求较低，为提升模拟电路小信号指标，可以分开A/D转换中的模拟地和数字地，防止公共阻抗对部件间的干扰。在A/D中处理好模拟地与数字地连接问题，不仅可以降低噪声干扰，也可以提高模数转换、数模转换的效率。

三、数字地、模拟地混接的影响

在DX600微控制系统的A/D处理中，如果将数字地与模拟地以混接方式连接在一起，将会产生静电干扰，会导致A/D内模拟地与数字地之间产生干扰，快速变化的数字电流也不会在相应点产生电压，会在模拟电路中产生高频谐波，影响模拟信号[3]。将模拟地与数字地直接相连，不仅会导致互相干扰；同时将模拟地与数字地混接在一起，会影响信号传输的稳定性，影响A/D转换信号，如图1中所示：

图1 模拟地与数字地连接图

在高频电路模拟地中，还要考虑到一个问题，那就是该如何来抑制高频辐射噪声，具体措施就是可以通过加粗地线的方式，以此来降低噪声对地的阻抗；或是可以在满接地中，不再使用大面积的铜箔，这样可以使传输信号作为抑制线，其它部分作为地线。A/D中将模拟地与数字地混接，为了防止产生高频辐射噪声，也可以将地线构成环路，也可以降低感应电流的形成，降低干扰。

四、改善数字地、模拟地混接的措施

DX600中波广播发射机中，在模拟地与数字地处理中，将二者分开连接固然是好，但是要想分开连接模拟地与数字地，就需要在整个微机系统中设置更多的参考电位点，这样会降低系统在设计与使用中的适应性，如图2所示是DX600中波广播发射机框图。

图1 DX600中波广播发射机框图

可以根据DX600中波广播发射机的框图，优化设计A/D中“模拟地”和“数字地”的混接方法，在减少弯路和节省时间的同时，满足系统的抗干扰性要求，以下介绍具体的改善措施：

1.抑制干扰源

在DX600中波广播发射机A/D处理中，为降低数字地与模拟地干扰，可以干扰源两端并联电容，增加继电器线圈续流二极管，并在继电器两端接点并接火花抑制电路，同时给电机加滤波电路，以此来减小干扰源。在布线时，需要尽量减少回路环面积，且电源线和地线也要尽量粗，并可以保证单片机闲置I/O口不悬空，提高敏感器件抗干扰性能。在抑制干扰源中，可以系统中的电机加滤波电路，并尽量缩短电容、电感引线，并在A/D处理模拟地和数字地中，确保其可以单点接地，这是因为地最终都要接到一起，不接在一起就会”浮地”，这样会存在压差[4]，导致积累电荷形成静电。模拟地和数字地接地中，需要参考0电位，保证地标准一致，这样可以保证各种地应短接在一起，地时最终的参考点。

2.切断干扰传播路径

在数字地中，应该充分考虑电源对单片机的影响，需要给单片机电源加滤波电路，利用磁珠与电容组成π形滤波电路，并在I/O口加隔離控制电机，在模拟点中，对于晶振与单片机布线中，确保引脚尽量靠近，使用地线将模拟电中时钟区隔离起来，合理分区电路板，确保强、弱信号以及数字、模拟信号隔离，并确保单片机与大功率器件地线应该单独接地，减小干扰[5]。

在低频模拟电路中，可以加粗以及缩短地线，并在电路各部分英语一点接地方式，可以抑制地线干扰，这样就可以防止地线公共阻抗对A/D转换部件之间的互相干扰。同时，对于高频电路与数字电路，可以采取分开接地同一点接地相结合的混接方式，降低干扰。利用磁珠与电容组成π形滤波电路，也可以应用100Ω电阻来代替磁珠作用，产生π形滤波电路，切断干扰传播路径；同时还可以在在I/O口与噪声源之间应加隔离，并在厂家分配A/D、D/A芯片中，用地线将数字地区与模拟地区相互隔离，这样就可以使数字地与模拟分离，可以减小其相互之间的干扰。

3.采用一点接地

地连接中用电感，电源连接用电感，磁珠可以吸收超高频信号，可以抑制电磁辐射干扰，DX600中波广播发射机A/D处理中，将“模拟地”和“数字地”采用一点接地方法，通过磁珠将模拟和数字地混接起来，不及你可以有效抑制某个频点的噪声。还可以通过0欧电阻，保证“模拟地”和“数字地”混接，有效限制环路电流，抑制噪声对模拟信号的影响，减小干扰。将模拟地和数字地大面积直接相连，不仅会互相干扰，还将会影响A/D转换质量，低频混接中，可以将模拟和数字电路一点接地，对于高频时，可以利用磁珠将模拟与数字地一点共地，带阻限波器也就相当于是磁珠的等效电路，用磁珠连接，只对某频点噪声形成抑制作用；针对频率不确定且无法预知的模拟地和数字地混接中，可以采取电容隔直通交原理，有效限制环路电流，抑制噪声。

五、结论

综上所述，只有设定标准参考电位，确保“模拟地”和“数字地”有相同的绝对电位，才能真正提升DX600中波广播发射机播出质量，故此，实际中可以改善数字地、模拟地混接方法，在确保“模拟地”和“数字地”独立的同时，又应该同时保证二者的统一。

参考文献

[1]方龙，魏霞.模拟地、数字地在A/D中的处理[J].广播技术，2012，07（18）：41-42.

[2]博特兰·内普弗.用于数字地处理视频信号的方法、数字图像处理器和视频显示系统[J].中国科技，2011， 14（12）：76-77.

[3]李昌.利用单片显示器件制作的头盔式立体显示器[J].中国专利，2010，21（14）：56-57.

[4]蒋辉.基于DSP和CPLD的可编程遥测信号采集与编码系统研究[D].华中科技大学，2011，08（24）：31-32.

[5]邓芳芳；PXI模拟信号输入/输出模块[D].电子科技大学，2010，13（09）：125-126.

作者简介：贺强（1972—），男，国家新闻出版广电总局七二六台工程师。