Чому саме не рекомендується розривати площину заземлення?

Час від часу я чую (і читаю), що не годиться робити окремі площини Gnd для частин цифрових та аналогових схем. Все це узагальнено в цьому правилі: "Не розділяйте площину Gnd, не робіть прогалин у ній." Зазвичай це відбувається без чітких пояснень.

Найближче до мене пояснення це посилання: http://www.hottconsultants.com/techtips/tips-slots.html . Автор вказує, що зворотні струми будуть згинатися навколо зазору, таким чином, що поверхні поверхонь струмів набуватимуть великих розмірів (межі цієї поверхні визначаються "відходить" та "повертається" струм):

Зворотні струми різних сигналів стискаються разом в кутах зазору, що веде до перехресного розмови. Більша поверхня струмових петель буде випромінювати та підбирати ЕМС.

Все йде нормально. Я розумію, що жоден сигнал не повинен бути направлений через такий проміжок. Припускаючи, що ви пам’ятаєте про це правило, чи все-таки буде погано робити прогалини в площині Gnd (наприклад, робити розрив між аналоговою та цифровою частинами ланцюга)?

Високочастотні струми повернення хочуть слідувати за зовнішніми струмами через індуктивність.

Якщо змусити зворотні струми піти іншим шляхом, то станеться пара поганих речей.

1. Ви створюєте цикл, який може приймати і передавати магнітні перешкоди.
2. Ви вводите додаткову індуктивність в шлях сигналу, що може знизити цілісність сигналу.

Зверніть увагу, що цифрові сигнали з швидкими краями можуть створювати сильні високі частоти, навіть якщо частота комутації низька.

Зауважте також, що зовнішній шлях не завжди може включати лише доріжки, він може знаходитися всередині компонента. Навіть якщо компонент має окремі аналогові та цифрові живлення та штифти заземлення, ймовірно, що через кордон всередині мікросхеми будуть сигнали.

OTOH на струмах низьких частот приймають шляхи, визначені в основному опором. Тож розбиття площин може бути корисною технікою для впливу на взяття струмів повернення та уникнення спільного опору.

Якщо у вас є саме одне місце, де сигнали перетинають межу змішаного сигналу, то розділення площини має багато сенсу, це змушує аналогові зворотні струми залишатися на аналоговій стороні, а цифрові зворотні струми залишатися на стороні оцифрування.

Якщо у вас є кілька місць, де сигналам потрібно перетинати змішану межу сигналу (тобто декілька АЦП, кілька аналогових мікросхем комутаторів тощо), переваги розщеплення стають набагато сумнівнішими. Кожна змішана сигнальна мікросхема потребує з'єднання між двома площинами, але після того, як ви встановите декілька з'єднань між площинами, ви втрачаєте багато переваг розбиття їх в першу чергу.

Міркування дуже схожі на тенденцію, що відходить від розділених підстав для цифрових та аналогових. Все про зворотний струм

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 усі 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 перейти через силову площину розбиття, повинні знаходитися на шарах, прилеглих до твердої площини заземлення.
• Подумайте, де і як насправді протікають зворотні 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 маршрутизації, 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

Пріоритетом №1 є розміщення матеріалів у потрібному місці на вашій дошці.

Наприклад, якщо у вас є роз'єм для введення живлення зліва, контролер двигуна та його вихідні роз'єми праворуч, а чутливі аналогові біти посередині, ви переходите до поганого старту.

Краще розташуйте роз'єм живлення безпосередньо поруч із сильними струмами, що робить високі струми природними потоками таким чином, щоб полегшити роботу.

Також найкращим ІМО є використання площин розбиття (AGND, DGND), потім розмістити всі компоненти на відповідній площині, тоді, врешті-решт ... видаліть розкол і перетворіть його у тверду земну площину. Це змушує вас зробити хороше розміщення.

Для решти це питання більш-менш однакове, раджу прочитати відповіді.

Це складна тема часто з суперечливою інформацією. Один із поширених прикладів, коли це виникає, - це викладання міді для аналогових цифрових перетворювачів. Часто в таблицях даних вказується, щоб аналоговий заземлений пристрій був відокремлений від цифрової частини та зв'язав їх лише в одній точці. У таблицях даних часто вказується, що задана точність може бути досягнута лише тоді, коли мікросхема заземлена таким чином.

Якщо на всій платі був один чіп AtoD, то це було б просто, але коли ви починаєте змішувати DtoA, Op підсилювачі, компаратори та цифрові мікросхеми, це швидко стає недоцільним.

Я не буду повторювати те, що сказали інші про гарну практику компонування. Аналогічно паралельним резисторам, струм буде протікати по шляху найменшого опору. На високій частоті індуктивність плат може сприяти значній реактивності. Шлях найменшої реактивності для зворотного струму був би прямо під сигнальним слідом у площині заземлення.

Коли в площині заземлення є прогалини, зворотний струм повинен пройти довший шлях назад до джерела, що призводить до більшого циклу та більшої індуктивності.

Для отримання більш детальної інформації з цього приводу я рекомендую інженерію електромагнітної сумісності від Генрі В. Отта. Це біблія про ЕМС.