Як слід з'єднати AGND та DGND

Я читав про заземлення в змішаних сигнальних системах. Чи правильно я вважаю, що найкраще групувати аналогові та цифрові елементи, а потім мати єдину площину заземлення, доки цифрові маршрути не проходять через аналогову частину, а аналогові маршрути не проходять через цифрову частину?

Виділена частина на лівій фігурі показує аналоговий заземлення, а права - цифровий заземлення для тієї ж схеми. Компонент праворуч - це 80-контактний MCU з 3 сигма-дельта-перетворювачем АЦП.

Чи краще це робити

1. нехай AGND та DGND прив’язуються до АЦП MCU
2. підключіть DGND та AGND через індуктор / резистор
3. мати єдину площину заземлення (DGND = AGND)?

PS, коли я читав, мета полягає в тому, щоб запобігти DGND порушувати AGND, я визначив основну площину основи як AGND

Поєднання цифрових та аналогових підстав є доволі спірним питанням, і це може спричинити дискусію / аргумент. Багато чого залежить від того, чи є ваш фон аналоговим, цифровим, радіочастотним і т.д.

Це дійсно залежить від того, на якій частоті ви працюєте (цифрові введення / виведення та аналогові сигнали). Будь-яка робота з комбінування / окремої основи буде компромісною роботою: чим вище частоти, на яких ви працюєте, тим менше ви можете терпіти індуктивність у ваших наземних зворотних шляхах, і тим релевантнішим буде дзвінок (друкована плата, яка коливається на 5 ГГц - це не має значення, якщо він вимірює сигнали в 100 КГц). Ваша головна мета, відокремлюючи підстави, - утримати шумні зворотні петлі від чутливих. Зробити це можна одним із кількох способів:

Зоряний ґрунт

Досить поширений, але досить радикальний підхід полягає в тому, щоб тримати всі цифрові / аналогові підстави якомога довше, і з'єднати їх разом лише в одній точці. На вашому прикладі друкованої плати ви б відстежували в цифровому заземленні окремо і приєднували їх до джерела живлення, швидше за все, (роз'єм живлення або регулятор). Проблема в цьому полягає в тому, що цифровому цифровому пристрою необхідно взаємодіяти з вашим аналогом, зворотний шлях для цього струму знаходиться наполовину по всій платі і назад. Якщо це шумно, ви скасуєте багато роботи над розділенням циклів і ви зробите петельну область для трансляції EMI по всій платі. Ви також додаєте індуктивність до шляху повернення до землі, що може спричинити дзвінок на дошці.

Огородження

Більш обережний і врівноважений підхід до першого, у вас є міцна площина заземлення, але намагайтеся огорожувати шумними зворотними шляхами вирізаними вирізами (робити U форми без міді), щоб угамувати (але не примушувати) повернути струми, щоб прийняти конкретний шлях (подалі від чутливих петель заземлення). Ви все ще збільшуєте індуктивність наземного шляху, але набагато менше, ніж із зірковою землею.

Суцільна площина

Ви приймаєте, що будь-яка жертва земної площини додає індуктивності, що неприпустимо. Одна тверда площина заземлення обслуговує всі заземлення з мінімальною індуктивністю. Якщо ви робите що-небудь РФ, це в значній мірі маршрут, який ви повинні пройти. Фізичне розділення на відстань - це єдине, що ви можете використовувати для зменшення шумозахисту.

Слово про фільтрування

Іноді людям подобається з'єднувати феритову намистину для з'єднання з різними площинами грунту разом. Якщо ви не проектуєте ланцюги постійного струму, це рідко є ефективним - ви, швидше за все, додасте велику індуктивність і зміщення постійного струму до вашої площини заземлення і, ймовірно, дзвоніть.

A / D мости

Іноді у вас є приємні схеми, де аналогові та цифрові розділяються дуже легко, за винятком A / D або D / A. У цьому випадку ви можете мати дві площини з лінією поділу, яка проходить під І / Д ІС. Це ідеальний випадок, коли ви маєте гарне розділення і відсутність зворотних струмів, що перетинають земні площини (за винятком всередині ІС, де це дуже контролюється).

ПРИМІТКА. Ця публікація може стосуватися деяких фотографій, я огляну їх і додам їх трохи пізніше.

Насправді була тенденція відходити від розділених наземних площин, а замість цього зосереджуватися на розділенні місця розміщення І врахуванні шляху зворотного струму.

• Не розбивайте площину заземлення, використовуйте одну суцільну площину під аналоговими та цифровими ділянками плати
• Використовуйте площини землі великої площі для шляхів повернення струму низького опору
• Зберігайте понад 75% площі дошки для площини заземлення
• Окремі аналогові та цифрові площини живлення
• Використовуйте суцільні площини грунту поруч із силовими літаками
• Знайдіть всі аналогові компоненти та лінії над аналоговою площиною живлення та всі цифрові компоненти та лінії над площиною цифрової потужності
• Не слід прокладати сліди за розщепленням в силових площинах, якщо тільки сліди, які повинні йти над силовою площиною розбиття, повинні бути на шарах, прилеглих до твердої площини землі.
• Подумайте, де і як насправді протікають струми заземлення
• Розділіть друковану плату окремими аналоговими та цифровими секціями
• Розташуйте компоненти правильно

Контрольний список для змішаного сигналу

• Розділіть друковану плату окремими аналоговими та цифровими секціями.
• Розташуйте компоненти правильно.
• Розділіть перегородку за допомогою A / D перетворювачів.
• Не розбивайте площину заземлення. Використовуйте одну суцільну площину під аналоговими та цифровими ділянками плати.
• Прокладайте цифрові сигнали лише в цифровій секції плати. Це стосується всіх шарів.
• Маршрутизуйте аналогові сигнали лише в аналоговій частині плати. Це стосується всіх шарів.
• Окремі аналогові та цифрові площини живлення.
• Не слід прокладати сліди через розкол в силових площинах.
• Сліди, які повинні йти через розбиту площину потужності, повинні бути на шарах, прилеглих до твердої площини землі.
• Подумайте, де і як насправді протікають зворотні струми заземлення.
• Використовуйте дисципліну маршрутизації.

Пам’ятайте, що ключовим фактором успішної компонування друкованої плати є розділення та використання дисципліни маршрутів, а не ізоляція наземних площин. Майже завжди краще мати лише одну опорну площину (землю) для вашої системи.

(вставлено із наведених нижче посилань для архівування)

www.e2v.com/content/uploads/2014/09/Board-Layout.pdf

http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf

Я думаю, ви праві, але з деякими додатковими міркуваннями. На мій досвід, (майже) завжди краще мати єдину заземлювальну площину як для цифрового, так і для аналогового, але бути ДУЖЕ уважним щодо розміщення компонентів. Тримайте цифрові та аналогові добре відокремлені та завжди враховуйте шляхи повернення до джерела живлення. Пам’ятайте, що навіть при твердій площині заземлення зворотний шлях через земну площину буде слідувати шляху сигналу якомога ближче, тобто він буде слідувати сигнальному тракту, але на площині основи. Що ви повинні уникати - це зворотний шлях шумних цифрових мікросхем, що перетинають зворотний шлях аналогового ланцюга - якщо це станеться, тоді земля для вашої аналогової ланцюга буде галасливою і без спокійного заземлення для посилання буде страждати ваша аналогова схема.

Спробуйте поставити джерело живлення / джерела живлення в таке положення на друкованій платі, щоб шляхи повернення не перетиналися. Якщо це неможливо, то розгляньте можливість введення явного повернення на інший шар (емуляція "зіркової" топології, описаної RocketMagnet), але будьте обережні щодо сигналів, які перетинаються між аналоговими та цифровими секціями, як пояснив RocketMagnet. Подібний механізм можна використовувати, коли майже вся друкована плата є цифровою і існує лише вимога щодо дуже невеликої площі аналогових наземних ділянок (або навпаки). У цьому випадку я б розглядав можливість створення цифрового заземлення та використання коперної заливки на іншому шарі для аналогового ґрунту (за умови, що у вас достатня кількість шарів). Поміркуйте, як укладаються ваші шари і покладіть мідну заливку на найближчий шар до аналогового контуру.

Використовуйте велику кількість розв'язки (суміш значень). До речі, великі площі міді, показані на друкованій платі вище, зроблять дуже мало (за винятком того, що вони виступають як тепловідвід), оскільки не виявляється жодної віаси, яка дозволить зворотним сигналам перетинати прогалини на іншому шарі. (Слідкуйте, що програмне забезпечення друкованої плати не видаляє "зайві" віа!

На моєму досвіді, найкращим чином було з'єднати наземні площини, розділені індуктором. Навіть якщо конструкція не забезпечує джерело живлення лише для аналогових сигналів, також вставте індуктор в подачу.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Цей тип розташування допоміг мені покращити відмову від шуму, що створюється цифровою схемою.

У всякому разі, я думаю, що оптимальна конструкція багато в чому залежить від застосування.