Eagle kullanırken birden çok zeminin (örn. AGND, DGND, vb.) Düzende ayrılmasını nasıl sağlayabilirim?

Devrenin farklı parçalarının toprak dönüşlerini ayrı tutmak için gereken analog, dijital ve yüksek güç gibi birkaç PCB tasarladım. Şematik yakalama ve düzen için Cadsoft Eagle kullanıyorum. Şematik düzenleyicide farklı zemin sembolleri tanımlamak yeterince kolaydır. Her birinin kendi net adı vardır. Bununla birlikte, genel toprak referansını tanımlamak için topraklamaların tümü sonuç olarak PCB üzerindeki bir noktaya bağlanmalıdır. Bir zemini (veya kaynağı) diğerine bağlarken, Eagle genellikle ağ isimlerinden birini diğeriyle geçersiz kılar, yani ayırt edici özelliklerini ortadan kaldırır. Bu, tellerin empedansı olmadığını varsayan idealist bir elektriksel açıdan mantıklıdır. Bununla birlikte, gerçek dünyada sıfır empedans veya bu konuda zemin gibi bir şey yoktur! Bu net ad geçersiz kılma davranışı PCB tasarımının önüne geçiyor. Bu davranışa nasıl çalışırım? Bu, şematik çizimde büyük bir sorun değildir, çünkü tedarik sembolleri korunur ve ağ adları gizlenir. Ancak, düzen düzenleyicide, toprakları bağladıktan sonra, yalnızca bir benzersiz toprak ağ adı kalır.

Düzende, aynı net isme sahip olmalarına rağmen farklı zeminleri manuel olarak ayrı tutmak ve bir noktada bağlamak mümkündür. Bu nedenle, tasarım amacına sadece tek bir tanımlı zeminde ulaşmak mümkündür. Bununla birlikte, aynı net isimlere sahip olduklarında farklı zemin izlerini ayrı tutan lojistik bir kabus.

Bunu yapmanın daha iyi bir yolu var mı?

Birden fazla ve farklı zeminin elektriksel olarak bağlandığı kendi Kartal parçamı yapmaya çalıştım, ancak aynı net isimlere sahip değilim. Bölüm sadece fiziksel olarak örtüşen SMD pedleri serisidir. Her ped, benzersiz toprakları koruyarak benzersiz bir ağ adına bağlanabilir, ancak topraklar arasında elektrik bağlantısı sağlamıştır. Bu, Tasarım Kuralları Denetimi'nin (DRC) çakışan pedlerin bir sorun olduğunu düşündüğü dezavantajla iyi sonuç verdi. Aslında, Sparkfun bunu yapan bir kartal parçasına sahiptir, ancak pedleri ayrı tutmayı, yani örtüşmemeyi tercih ettiler. Bu DRC problemini çözer, ancak kart daha sonra elektriksel olarak düzgün bağlanmaz. Bu, daha önce panolarımdan birinde hatalara neden oldu.

Bu soruna iyi bir çözüm var mı? Eagle bunu ele alırken tuhaf mı? Diğer EDA araçları bunu ele almakta Eagle'dan daha mı iyi? Yanlış bir şey mi yapıyorum? Bu benim için bir süredir tahriş kaynağı oldu.

GND ve AGND pedleri ile bir kaplama alanı oluşturun. Bu pedler arasına bakır çizin. Evet, bu şekilde gösterildiği gibi bir DRC "Çakışma" hatası üretir:

Tamam . Altta üç düğme var:

• Hepsini temizle
• İşlenmiş
• onaylamak

"Tümünü temizle", DRC'nin bu çalışması için listeyi geçici olarak temizler. Bunun neden faydalı olduğundan emin değilim; kısalmasını istiyorsanız pencereyi kapatın.

"İşlendi" kırmızı X'in rengini soldurur. DRC hatalarının uzun bir listesini tekrarlıyorsanız ve bunları giderirken düzeltirseniz potansiyel olarak yararlıdır; düzelttiğinizi düşündüklerinizi takip edebilirsiniz.

Düzenli olarak kullandığım tek kişi "Onaylama" dır. Bu, hatayı hatalar listesinden onaylananlar listesine taşır:

ve onu DRC'nin sonraki işlemlerinde orada tutar. Bunun yalnızca bu belirli hatayı, bu belirli konumdaki bu ağ çifti ile taşıdığını unutmayın. Bu pencerenin kapatılması ve DRC'nin tekrar çalıştırılması "DRC: 1 onaylı hatalar" bildirimini üretir

ve "DRC Hataları" iletişim kutusu yok. Bir hata veya (tercihen) errorskomut, yukarıdaki ekran görüntüsündeki sarı ünlem işareti veya Araçlar -> Hatalar menüsü oluşturarak bu iletişim kutusunu geri alabilirsiniz .

"Onayla" işlevselliği bir nedenden ötürü mevcuttur;

#pragma GCC diagnostic ignored "-Warning"

Bazen bir DRC hatasını yok saymak sorun yaratmaz. Bu o zamanlardan biri.

Bunu "şort" olarak adlandırdığım bu amaçla oluşturduğum özel cihazlarla yapıyorum. Bunlar bitişik pedlerdir ve herhangi bir bileşenin gerçekten takılmasını gerektirmez. Şematikte hafif kalınlaşmış bir çizgi olarak ortaya çıkıyorlar. Mesele şudur ki, şematikte görecek kadar farklılığa sahip, ancak umarım engellemezler. Eagle'ın bakış açısından ayrı cihazlar olduklarından, onları diğer cihazlar gibi istediğiniz yere yerleştirebilirsiniz. USBProg şemasının 1. sayfasının altında böyle bir kısa devre görebilirsiniz . Bu özel bileşen SH2 bileşen belirleyicisine sahiptir ve güç topraklaması ile ana kart topraklaması arasındaki tek bağlantı noktasıdır.

Şortlarım www.embedinc.com/pic/dload.htm adresindeki Eagle Tools sürümünde ücretsiz olarak bulunabilir . Hangi katmanda olmasını istediğinize veya katmanları geçip geçmediklerine bağlı olarak çeşitli şortlar vardır.

Eage'deki tek dezavantaj, her kısa için çok fazla sıkıntı DRC hatası almanızdır. Sürüm 6'da, pakette bazı şeylerin çakışmasına izin verildiğini söylemek mümkün olacak, ancak şu andan itibaren bunun hiçbir yolu yok.

Birden fazla yer düzlemi kesinlikle gereklidir. Bay Ott'a tam saygı duyduğu için söylediği her şey yanlış olmadığından , analog tarafın dikkate alınmaması nedeniyle eksik bir sonuca varır. Bay Ott'un eksik olduğu nokta , analog bölümün içinde , yıldız-zemin düzeninde düzenlenmiş çoklu analog düzlemlerin - analog devrelerin her fonksiyonel bloğu için bir tane - düşük gürültü (Douglas Self " Küçük Sinyal Sesi) Tasarım "Odak Basın 2010, NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Bu iki referans özellikle ses tasarımlarını dikkate alırken, ilkeler veri toplama ve / veya kontrol uygulamalarındaki yüksek hassasiyetli analog devrelerde daha da önemlidir.

O zaman sorun şu olur: Dijital zemini birden fazla analog zemine sahip bir tasarımda nasıl uygularız? Bir hata, PCB'yi tek bir yer düzlemiyle "çırpmak" ve analog ve dijital bölümler arasındaki paraziti önlemek için yalnızca Bay Ott tarafından açıklanan yerleşim tekniklerini kullanmaktır . Bunu yaparsanız, analog -analog parazit nedeniyle analog performans düşebilir .

Tipik bir tasarımda, her ADC veya DAC muhtemelen analog devrenin farklı fonksiyonel bölümleri ile ilişkili olacaktır. Bu bölümlerin her biri için, "referans zemine" geri bir yıldız-zemin şeklinde düzenlenmiş bağımsız bir zemin dönüş yolu ile bir analog toprak "ada" sağlayın. Bu referans topraklaması mutlaka güç kaynağı (veya pil) topraklaması değildir. Analog güç sağlayan bir regülatör varsa, referans topraklama regülatör IC'nin toprak pinidir. Dijital tarafa gelince, dijital tarafa güç veren regülatörün toprak pimi (analog tarafın beslenmesinden farklıysa) da mümkün olduğunca kısa izlerle referans toprağa bağlanmalıdır. Dijital topraklama, referans toprağa bağımsız bir topraklama geri dönüşü ile izole bir ada olarak da uygulanmalıdır.

Şimdi analog ve dijital bölümler arasındaki arayüzle uğraşmak zorundayız. Bu içerir

1. ADC ve DAC cihazlarında ayrı analog ve dijital topraklar,
2. aynı cihazda analog ve dijital güç için ayrı malzemeler ve
3. I2C veya PCI veri yolları gibi kontrol hatları.

(1) Ayrı analog ve dijital topraklar.
Karışık sinyal IC'lerinin tasarımcıları, analog ve dijital toprağın birbirine bağlanması gerektiğini bilirler, ancak kalıp ve ped bağlantılarının geometrisinin kısıtlamaları nedeniyle IC içinde bu bağlantıyı sağlayamazlar. Dolayısıyla, bu iki noktanın IC'ye mümkün olduğunca harici olarak bağlanması tavsiye edilir. Bunun her zaman böyle olmadığını unutmayın - birçok DAC ve dijital potansiyometre (bir DAC formu) ayrı analog ve dijital toprak pinlerine sahip değildir. Bu cihazlar için, bağlantı zaten IC içinde yapılmıştır. Analog ve dijital toprağı birbirine bağlarken, kombine çift devrenin o bölümü için analog topraklama düzlemine bağlanmalıdır.

(2) Aynı cihazda ayrı analog ve dijital sarf malzemeleri
Bu güç düzlemleri, aynı voltaj olsalar bile ayrı olacaktır. Dijital güç düzlemi, bir ferrit boncuk vasıtasıyla kaynak regülatöründen (ve aynı regülatör tarafından tahrik ediliyorsa analog güçten) izole edilmelidir. Karışık sinyal IC'lerinin dijital gücünü dijital güç adasına bağlayın; minimum olarak, seramik kapasitörlerle IC'nin toprak pinine hem analog hem de dijital beslemeyi atlayın (100nF X7R / X5R önerilir, bazı IC üreticileri ek kapasitörler önerir - veri sayfasında belirtilen tüm yönergeleri izleyin). Baypas kapasitörlerini cihaz pimlerine olabildiğince yakın yerleştirerek en iyi uygulama düzeni talimatlarını izleyin. Dijital bypass kapasitörünün dijital topraklama pimi tarafındaki birleşik analog ve dijital toprağa bağlı olduğundan emin olun; "arada" bir yere bağlanmamalıdır analog ve dijital pinler. Dijital besleme bypass kondansatörünün aslında dijital cihazlar değiştiğinde meydana gelen akım darbelerini kaynaklamak için orada olduğunu hatırlayın. Böylece, dijital besleme piminden kapasitörden, toprak pimine (dijital taraf) ve cihaz üzerinden dijital güç pimlerine - bir radyasyon yayabilecek ve yayınlayacak bir akım döngüsü olan bir AC akım döngüsü vardır. Bu nedenle bypass kapasitörünü cihaza mümkün olduğunca yakın yerleştirmek ve böylece bu akım döngüsünün boyutunu en aza indirmek önemlidir. toprak pimine (dijital taraf) ve cihazdan dijital güç pimlerine geri - radyasyon yayabilecek ve yayınlayacak bir akım döngüsü. Bu nedenle bypass kapasitörünü cihaza mümkün olduğunca yakın yerleştirmek ve böylece bu akım döngüsünün boyutunu en aza indirmek önemlidir. toprak pimine (dijital taraf) ve cihazdan dijital güç pimlerine geri - radyasyon yayabilecek ve yayınlayacak bir akım döngüsü. Bu nedenle bypass kapasitörünü cihaza mümkün olduğunca yakın yerleştirmek ve böylece bu akım döngüsünün boyutunu en aza indirmek önemlidir.

(3) I2C ve / veya PCI veri yolları gibi kontrol hatları
Şimdiye kadar, yukarıdakiler göz önüne alındığında, mikro kontrolörden karışık sinyal cihazlarına kontrol hatlarını bağlarken bir sorunumuz var, çünkü bu hatlar tanım olarak dijital taraftan analog tarafa geçmelidir. Bunun için Bay Ott'un analog ve dijital toprak arasında bir köprü sağlama önerisini izleyin. Kontrol hattını dijital tarafa bağlayan her analog ada için, her analog topraktan dijital toprağa bir köprü sağlayın ve sinyal hatlarını doğrudan o köprü üzerinden yönlendirin. Gerçek düzene ve devre karmaşıklığına bağlı olarak, birden fazla analog toprağa bağlanan tek bir köprünüz olabilir. Bu kabul edilebilir - temel sorun, tüm gürültülü kontrol hatlarını bir köprü üzerinden yönlendirmektir. Bunun nedenleri Bay Ott'un makalesinde tam olarak açıklanmıştır.

Özetle, yukarıdaki teknikler tek bir yer düzleminden daha fazla iştir, ancak gereklidir. Yukarıdaki tartışmaların hiçbiri, Bay Ott'un dikkatli bir düzen konusundaki yönergelerini ya da DC ve AC akım yollarının nerede aktığını her zaman bildiğini reddetmez ya da kaldırmaz ( her iki yol - gönderme vedönüş). Çoğu otomatik yönlendirici, yukarıdakileri göz önünde bulundurarak kaliteli bir sonuç sağlamada zorluk çekecektir. Her zaman elle bazı yönlendirme yapmak zorunda kalacaksınız - olası bir zaman tasarrufu tekniği, devre adalarını otomatik olarak yönlendirmek ve ara bağlantıları, toprak dönüşlerini, güç dağıtımını, kontrol hatlarını elle yönlendirmektir. Bazı PCB yerleşim uygulamaları, farklı sinyal ağlarını etkin bir şekilde bağladığından, analogdan dijitale toprak köprüleri oluşturmak için zayıf desteğe sahiptir. Yazılımınız bunun için açık bir desteğe sahipse, harika, değilse, DRC işlemi tarafından algılanan bir hatayı geçersiz kıldığınız bir duruma zorlanabilirsiniz.

"Bunu yapmanın daha iyi bir yolu var mı?"

Evet, bununla başa çıkmanın iki yolu vardır:

• Henry W. Ott tarafından önerildiği gibi, sağlam , katı olmayan bir yer düzlemi kullanın .
• Bir "sanal kısa" ("yıldız zemin") bileşeni ve özel DRC kuralları kullanın.

Bunu Eagle'da nasıl yaptığınızdan emin değilim, ancak Altium'da insanlar "sanal kısa" bileşeni zaten tanımladığınız şeye çok benzetiyorlar. İkilemden bahsediyorsunuz: "Sanal kısa" bileşende pedlerin üst üste gelmesi, bir DRC hatası veriyor. "Sanal kısa" bileşen üzerinde pedlerin ayrılması, ne yazık ki, bölümlerin elektriksel olarak düzgün bağlanmamış olmasını sağlar. Üçüncü bir seçim var, ikileme bir çözüm var:

"Sanal kısa" bileşenin pedlerini birbirine çok yakın tutun, ancak üst üste gelmemelidir - 0.002 mil (2 mikro inç) temastan kısa. Daha sonra DRC kurallarını, bu özel bileşen için boşluk hatası vermeyecek şekilde düzeltin. Böyle mikroskobik olarak küçük bir boşluk aslında bir PCB üzerine dökülemez - üretimde istediğiniz gibi kısa devre yapar.

Belki de Henry Ott'un doğru olup olmadığını görmenin herhangi bir yolu var mı ve her şey için tek bir kesintisiz yer düzlemi - analog, dijital ve güç - en iyi şekilde çalışabilir mi?

Biraz geç ama yine de, bunu nasıl yapacağınız aşağıda açıklanmıştır:

2 farklı alan elde etmek basittir. Şemanıza bir toprak sembolü ekleyin, ardından ona yeni bir değer verin. Şimdi o toprak sembolünün özelliklerine gidin ve 'cihaz adının üzerine yaz' yazan ekstra bir seçenek mevcut olacak. Bu seçeneğin işaretini kaldırın.

Şimdi toprak sembolüne bir net kablo çizin ve bu kabloya AGND adını verin. Artık yer sembolünüz aynı net ada sahip olacak. Şimdi, toprak sembolünüze, AGND'nin, söz konusu yerin AGND olduğunu ve diğer zemin değil, biraz daha açık olmasını sağlayan bir değer verin.

Aşağıda, biraz daha net hale getirmek için bazı resimler bulunmaktadır. Sinyal adlarını görmek için ekranın sol alt köşesine bakın, böylece çalıştığını görebilirsiniz.

benim için çalışan bir şey, zemin düzlemi çokgen geometrisini diğer düzlemin etrafında olacak şekilde şekillendirmekti

Zemin düzlemleri hala IC pimleri ile bir üzerinden bağlanır, ancak ağlar aynı ada sahip olduğundan ve geometri doluma izin vermediğinden, Eagle ikisini doğrudan bağlamaz