AGND ve DGND'yi nasıl bağlamalıyım

Karışık sinyal sistemlerinde topraklama hakkında okudum. Dijital yollar analog parçadan geçmediği ve analog yollar dijital parçadan geçmediği sürece, analog ve dijital elemanları gruplandırmanın ve ardından tek bir zemin düzlemine sahip olmanın en iyisi olduğunu doğru anladım mı?

Soldaki şekil vurgulanan kısım analog topraklamayı gösterir ve sağ taraf aynı devre için dijital topraklamayı vurgular. Sağ taraftaki bileşen, 3 sigma-delta ADC dönüştürücülü 80 pimli bir MCU'dur.

Daha iyi mi

1. AGND ve DGND'nin MCU'nun ADC'sine bağlanmasına izin verin
2. DGND ve AGND'yi bir indüktör / direnç üzerinden bağlayın
3. tek bir yer düzlemi var mı (DGND = AGND)?

PS, amacı okuduğumda DGND'nin AGND'yi rahatsız etmesini önlemek, ana yer düzlemini AGND olarak tanımladım

Dijital ve analog toprakları birleştirmek oldukça tartışmalı bir konudur ve tartışmayı / tartışmayı tetikleyebilir. Birçoğu, geçmişinizin analog, dijital, RF vb.

Gerçekten ne tür frekanslarda çalıştığınıza bağlıdır (dijital I / O ve analog sinyaller). Zeminleri birleştirmek / ayırmak için yapılan herhangi bir çalışma, uzlaşılacak bir çalışma olacaktır - çalıştığınız frekanslar ne kadar yüksek olursa, zemin dönüş yollarınızdaki endüktansı daha az tolere edebilirsiniz ve daha ilgili zil sesi olacaktır (5GHz'de salınan bir PCB 100Khz'de sinyalleri ölçüyorsa ilgisiz). Temel amacı toprakları ayırarak gürültülü dönüş akımı döngülerini hassas olanlardan uzak tutmaktır. Bunları birkaç yoldan biriyle yapabilirsiniz:

Yıldız Alanı

Oldukça yaygın ancak oldukça sert bir yaklaşım, tüm dijital / analog toprakları mümkün olduğunca uzun süre ayrı tutmak ve bunları yalnızca bir noktada birbirine bağlamaktır. Örnek PCB'nizde dijital zemini ayrı ayrı izler ve bunları büyük olasılıkla güç beslemesinde birleştirirsiniz (güç konektörü veya regülatörü). Buradaki sorun, dijitalinizin analogunuzla etkileşime girmesi gerektiğinde, o akımın dönüş yolu kartın yarısı boyunca ve tekrar geri. Gürültülü ise, döngüleri ayırma işini geri alırsınız ve EMI'yi tahtada yayınlamak için bir döngü alanı yaparsınız. Ayrıca toprak dönüş yoluna kart çınlamasına neden olabilecek endüktans da ekleyebilirsiniz.

eskrim

İlkine daha temkinli ve dengeli bir yaklaşım, sağlam bir zemin düzleminiz var, ancak belirli bir almak için dönüş akımlarını koaksiyel (ancak zorlamayan) ile kesik (bakır olmadan U şekilleri yapın) gürültülü dönüş yollarında çit yapmaya çalışın (hassas yer döngülerinden uzakta). Hala toprak yolu endüktansını artırıyorsunuz, ancak yıldız topraklarından çok daha az.

Katı Düzlem

Yer düzleminin herhangi bir fedakarlığının, kabul edilemez olan endüktans eklediğini kabul ediyorsunuz. Bir katı yer düzlemi, minimum endüktans ile tüm toprak bağlantılarına hizmet eder. Bir şey RF yapıyorsanız, bu hemen hemen gitmeniz gereken yoldur. Gürültü bağlantısını azaltmak için kullanabileceğiniz tek şey mesafeye göre fiziksel ayırmadır.

Filtreleme hakkında bir kelime

Bazen insanlar farklı yer düzlemlerine bir araya getirmek için bir ferrit boncuk koymak ister. DC devreleri tasarlamadığınız sürece, bu nadiren etkilidir - yer düzleminize büyük endüktans ve DC ofseti ekleme ve muhtemelen çalma olasılığınız daha yüksektir.

A / D Köprüleri

Bazen, analog ve dijitalin A / D veya D / A dışında çok kolay ayrıldığı hoş devreler vardır. Bu durumda, A / D IC'nin altında çalışan bir ayırma çizgisine sahip iki düzleminiz olabilir. Bu, iyi bir ayrılığa sahip olduğunuz ve yer düzlemlerini geçen dönüş akımlarının olmadığı (çok kontrol edildiği IC dahilinde) ideal bir durumdur.

NOT: Bu yazı bazı resimlerle yapabilirdi, etrafa bir göz atacağım ve biraz sonra ekleyeceğim.

Aslında bölünmüş yer düzlemlerinden uzakta bir eğilim vardı ve bunun yerine yerleştirme ayırma ve dönüş akımı yoluna odaklanma üzerinde duruldu .

• Zemin düzlemini ayırmayın, tahtanın hem analog hem de dijital bölümlerinin altında bir katı düzlem kullanın
• Düşük empedanslı akım dönüş yolları için geniş alan zemin düzlemleri kullanın
• Kara uçağı için% 75'in üzerinde tahta alanı tutun
• Ayrı analog ve dijital güç düzlemleri
• Güç uçaklarının yanında sağlam zemin düzlemleri kullanın
• Analog güç düzlemi üzerindeki tüm analog bileşenleri ve hatları ve dijital güç düzlemi üzerindeki tüm dijital bileşenleri ve hatları bulun
• İzleri, güç düzlemi bölmesinin üzerinden geçmesi gereken izlerin katı zemin düzlemine bitişik katmanlar üzerinde olması gerekmediği sürece, güç düzlemlerindeki ayrımın üzerinden yönlendirmeyin.
• Toprak dönüş akımlarının gerçekte nerede ve nasıl aktığını düşünün
• PCB'nizi ayrı analog ve dijital bölümlerle bölümleyin
• Bileşenleri düzgün şekilde yerleştirin

Karışık sinyal tasarım kontrol listesi

• PCB'nizi ayrı analog ve dijital bölümlerle bölümleyin.
• Bileşenleri düzgün şekilde yerleştirin.
• A / D dönüştürücülerle bölümün üstüne koyun.
• Yer düzlemini ayırmayın. Kartın hem analog hem de dijital bölümlerinin altında bir katı düzlem kullanın.
• Dijital sinyalleri yalnızca kartın dijital bölümünde yönlendirin. Bu, tüm katmanlar için geçerlidir.
• Analog sinyalleri yalnızca kartın analog bölümünde yönlendirin. Bu, tüm katmanlar için geçerlidir.
• Ayrı analog ve dijital güç düzlemleri.
• İzleri güç düzlemlerindeki ayrımın üzerinden geçirmeyin.
• Güç düzlemi bölmesinin üzerinden geçmesi gereken izler, katı zemin düzlemine bitişik katmanlarda olmalıdır.
• Toprak dönüş akımlarının gerçekte nerede ve nasıl aktığını düşünün.
• Yönlendirme disiplini kullanın.

Başarılı bir PCB düzeninin anahtarının, zemin düzlemlerinin izolasyonu değil, bölümleme ve yönlendirme disiplininin kullanımı olduğunu unutmayın. Sisteminiz için sadece tek bir referans düzlemine (toprak) sahip olmak neredeyse her zaman daha iyidir.

(arşivleme için aşağıdaki bağlantılardan yapıştırıldı)

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

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

Bence haklısın, ama bazı ekstra düşüncelerle. Deneyimlerime göre, hem dijital hem de analog için tek bir yer düzlemine sahip olmak (neredeyse) her zaman daha iyidir, ancak bileşen yerleşimi hakkında ÇOK dikkatli olun. Dijital ve analogu iyi ayrı tutun ve daima güç kaynağına giden dönüş yollarını göz önünde bulundurun. Katı bir zemin düzleminde bile, zemin düzlemi boyunca dönüş yolunun sinyal yolunu mümkün olduğunca yakından takip edeceğini, yani sinyal izini takip edeceğini, ancak zemin düzleminde olacağını unutmayın. Kaçınılması gereken, analog devrenin dönüş yolunu geçen gürültülü dijital devrelerin dönüş yolu - bu gerçekleşirse, analog devrenizin zemini gürültülü olacak ve referans için sessiz bir zemin olmadan analog devreniz acı çekecektir.

Güç kaynağınızı / sarf malzemelerinizi, PCB üzerinde dönüş yollarının geçmeyeceği bir konuma getirmeye çalışın. Bu mümkün değilse, başka bir katmana (RocketMagnet tarafından açıklanan "yıldız" topolojisine öykünerek) açık bir toprak geri dönüşü koymayı düşünün, ancak RocketMagnet'in açıkladığı gibi analog ve dijital bölümler arasında geçen sinyaller konusunda dikkatli olun. Benzer bir mekanizma PCB'nin neredeyse tamamı dijital olduğunda ve sadece çok küçük bir analog zemin alanı (ya da tam tersi) için bir gereksinim olduğunda kullanılabilir. Bu durumda, dijital bir toprağa sahip olmayı ve analog toprak için başka bir katmanda daha düzgün bir dolgu kullanmayı düşünürüm (yeterli katmanınız olduğu varsayılarak). Katmanlarınızın nasıl istiflendiğini düşünün ve bakır dolguyu analog devrenize en yakın katmana yerleştirin.

Çok sayıda ayırma kullanın (değerlerin karışımı). Bu arada, yukarıdaki PCB'de gösterilen geniş bakır alanları çok az işleyecektir (bir ısı emici gibi davranma hariç), çünkü dönüş sinyallerinin başka bir katmandaki boşlukları geçmesine izin veren herhangi bir yol görünmemektedir. (PCB yazılımının "yedekli" olmayan yolları kaldırmadığına dikkat edin!)

Deneyimlerime göre, en iyi sonuç veren şey, bir indüktör ile ayrılmış yer düzlemlerini bağlamaktır. Tasarım sadece analog sinyaller için bir güç kaynağı sağlamasa bile, beslemeye bir indüktör de takın.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bu tür bir düzenleme, dijital devre tarafından üretilen gürültünün reddedilmesini geliştirmeme yardımcı oldu.

Her neyse, en uygun tasarımın büyük ölçüde uygulamaya bağlı olduğunu düşünüyorum.