Кілька наземних площин абсолютно необхідні. Маючи повну повагу до пана Отта, оскільки все, що він каже, не є самим собою неправильним , він просто приходить до неповного висновку через пропущення розгляду аналогової сторони. Справа в тому, що містер Отт відсутній, - це те, що в межах самого аналогового розділу багато площин заземлення - по одному для кожного функціонального блоку аналогової схеми - розташованих у зоряно-заземленому шаблоні, є вимогою до низького рівня шуму (Douglas Self " Small Signal Audio" Дизайн "Focal Press 2010, NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Хоча ці дві посилання конкретно розглядають звукові конструкції, принципи є ще більш важливими у високоточній аналоговій схемі при застосуванні даних та / або керуванні програмами.
Тоді питання стає таким: як ми реалізуємо цифровий заземлення в дизайні, що має декілька аналогових підстав? Помилка полягає в тому, щоб «зашпаклювати» друковану плату однією площиною заземлення і використовувати лише методи компонування, описані містером Оттом, щоб уникнути втручання між аналоговими та цифровими секціями. Якщо це зробити, аналогова продуктивність може постраждати через перешкоди аналого-аналогові .
У типовій конструкції кожен АЦП або ЦАП, ймовірно, буде пов'язаний з різними функціональними секціями аналогової схеми. Надайте аналоговий "острів" для кожної з цих секцій незалежним зворотним контуром землі, розташованим за схемою зірка-земля, назад до "опорної землі". Цей опорний заземлювач не обов'язково заземлюється джерелом живлення (або акумулятора). Якщо є регулятор, що подає аналогову потужність, то опорним заземленням є штифт заземлення регулятора ІС. Що стосується цифрової сторони, то заземлюючий штифт регулятора, що живить цифрову сторону (якщо відрізняється від тієї, що подає аналогову сторону), також повинен бути прив’язаний до опорного заземлення з якомога коротшими слідами. Цифрове наземне також слід реалізовувати як ізольований острів з незалежним поверненням землі до базового.
Тепер нам належить розібратися з інтерфейсом між аналоговим та цифровим розділами. Це включає
- окремі аналогові та цифрові підстави на пристроях АЦП та ЦАП,
- окремі джерела для аналогового та цифрового живлення на одному пристрої та
- контрольні лінії, такі як шини I2C або PCI.
(1) Окремі аналогові та цифрові підстави.
Дизайнери ІС із змішаним сигналом знають, що аналоговий та цифровий заземлення повинні бути з'єднані разом, але вони не можуть забезпечити з'єднання всередині ІМС через обмеження геометрії з'єднання штампу та колодки. Таким чином, рекомендується завжди з'єднувати ці дві точки зовні якомога ближче до ІМС. Зауважте, що це не завжди так - багато ЦАП та цифрові потенціометри (форма ЦАП) не мають окремих аналогових та цифрових заземлень. Для цих пристроїв підключення вже зроблено всередині ІС. При з'єднанні аналогового та цифрового заземлення разом, комбіновану пару слід підключити до аналогової площини заземлення для цього розділу схеми.
(2) Окремі аналогові та цифрові пристрої на одному пристрої
Ці площини живлення будуть окремими, навіть якщо вони мають однакову напругу. Цифрова площина живлення повинна бути ізольована від свого регулятора джерела (і аналогової потужності, якщо приводиться в дію тим же регулятором) за допомогою феритового шару. Підключіть цифрову потужність змішаних сигналів ІС до острів цифрової потужності; як мінімум, обход як аналогового, так і цифрового живлення на землю штифта ІС керамічними конденсаторами (рекомендується 100nF X7R / X5R, деякі виробники ІС рекомендують додаткові конденсатори - дотримуйтесь будь-яких вказівок, зазначених у технічному аркуші). Дотримуйтесь вказівок щодо найкращої практики, розміщуючи обхідні конденсатори якомога ближче до штифтів пристрою. Переконайтесь, що цифровий байпасний конденсатор підключений до комбінованого аналогового та цифрового заземлення на стороні цифрового заземлення; вона не повинна підключатися десь "посеред" аналогові та цифрові штифти. Нагадаємо, що байпасний конденсатор цифрового живлення насправді є джерелом імпульсів струму, які виникають, коли цифрові пристрої переходять у стан. Таким чином, виникає контур струму змінного струму від цифрового штифта живлення, через конденсатор, в заземлення (цифровий бік) і назад через пристрій до цифрових штифтів живлення - струмовий контур, який може і випромінює випромінювання. Ось чому важливо розмістити обхідний конденсатор якомога ближче до пристрою, тим самим мінімізуючи розмір цього контуру струму. в заземлення (цифровий бік) і назад через пристрій до цифрових штифтів живлення - струмового контуру, який може і випромінює випромінювання. Ось чому важливо розмістити обхідний конденсатор якомога ближче до пристрою, тим самим мінімізуючи розмір цього контуру струму. в заземлення (цифровий бік) і назад через пристрій до цифрових штифтів живлення - струмового контуру, який може і випромінює випромінювання. Ось чому важливо розмістити обхідний конденсатор якомога ближче до пристрою, тим самим мінімізуючи розмір цього контуру струму.
(3) Контрольні лінії, такі як шини I2C та / або PCI
Поки, з огляду на вищесказане, у нас є проблема підключення контрольних ліній від, скажімо, мікроконтролера до пристроїв змішаного сигналу, оскільки ці лінії, за визначенням, повинні переходити від цифрової до аналогової. Для цього дотримуйтесь рекомендації містера Отта щодо забезпечення мосту між аналоговим та цифровим заземленням. Для кожного аналогового острова, який має контрольні лінії, що з'єднують його з цифровою стороною, передбачте міст з кожного аналогового заземлення до цифрового заземлення та прокладіть сигнальні лінії безпосередньо через цей міст. Залежно від фактичної компоновки та складності схеми, у вас може бути один міст, який з'єднується з більш ніж одним аналоговим заземленням. Це прийнятно - ключовим питанням є проходження всіх шумних контрольних ліній через міст. Причини цього повністю пояснені у статті містера Отта.
Підводячи підсумок, вищезазначені методи - це більше робота, ніж одна площина заземлення, але необхідні. Жодне з вищезазначених обговорень не відміняє та не знімає вказівки містера Отта щодо ретельного розміщення та завжди знаючи, куди протікають поточні контури постійного струму та змінного струму ( обидва шляху - надсилати таповернення). У більшості авто-маршрутизаторів виникнуть проблеми із забезпеченням якісного результату, враховуючи вищезазначене. Завжди доведеться виконувати деяку маршрутизацію вручну - можлива економія часу - це автоматичне прокладення островів ланцюга та ручне прокладення з'єднань, повернення землі, розподіл електроенергії, лінії керування. Деякі програми компонування друкованої плати мають слабку підтримку для створення аналого-цифрових наземних мостів, оскільки це ефективно з'єднує різні сигнальні мережі. Якщо ваше програмне забезпечення має явну підтримку цього, чудово, якщо ні, то ви можете змусити вас потрапити в ситуацію, коли ви перекриєте помилку, виявлену процесом DRC.
