J'ai lu sur la mise à la terre dans un système de signaux mixtes. Dois-je comprendre qu'il est préférable de regrouper les éléments analogiques et numériques et d'avoir ensuite un seul plan de masse, tant que les routes numériques ne passent pas par la partie analogique et que les routes analogiques ne passent pas par la partie numérique?
La partie en surbrillance sur la figure de gauche montre la masse analogique et celle de droite met en évidence la masse numérique pour le même circuit. Le composant sur le côté droit est un MCU 80 broches avec convertisseur ADC 3 sigma-delta.
Est-il préférable de
- que l'AGND et la DGND soient liés à l'ADC du MCU
- connecter les DGND et AGND via une inductance / résistance
- avoir un seul plan de masse (DGND = AGND)?
PS en lisant le but est d'empêcher DGND de perturber l'AGND, j'ai défini le plan de sol principal comme AGND
Réponses:
La combinaison de motifs numériques et analogiques est une question assez controversée, et pourrait bien déclencher un débat / argument. Cela dépend en grande partie du fait que votre expérience soit analogique, numérique, RF, etc. Voici quelques commentaires basés sur mon expérience et mes connaissances, qui sont susceptibles de différer des autres (je suis principalement un signal numérique / mixte)
Cela dépend vraiment du type de fréquences que vous utilisez (E / S numériques et signaux analogiques). Tout travail sur la combinaison / séparation de terrains sera un travail de compromis - plus les fréquences sur lesquelles vous travaillez sont élevées, moins vous pouvez tolérer l'inductance dans vos voies de retour à la terre, et plus la sonnerie sera pertinente (un PCB qui oscille à 5 GHz est non pertinent s'il mesure des signaux à 100Khz). Votre objectif principal en séparant les terrains est de garder les boucles de courant de retour bruyantes à l'écart des boucles sensibles. Vous pouvez procéder de plusieurs manières:
Star Ground
Une approche assez courante, mais assez drastique, consiste à garder tous les motifs numériques / analogiques séparés aussi longtemps que possible et à les connecter ensemble en un seul point. Sur votre exemple de PCB, vous suivriez séparément la mise à la terre numérique et les joindriez à l'alimentation le plus probable (connecteur d'alimentation ou régulateur). Le problème avec cela est que lorsque votre numérique a besoin d'interagir avec votre analogique, le chemin de retour pour ce courant est à moitié transversal et inversement. Si c'est bruyant, vous annulez une grande partie du travail de séparation des boucles et vous créez une zone de boucle pour diffuser EMI à travers le conseil d'administration. Vous ajoutez également une inductance au chemin de retour à la terre, ce qui peut provoquer une sonnerie de la carte.
Escrime
Une approche plus prudente et équilibrée du premier, vous avez un plan de masse solide, mais essayez de clôturer des chemins de retour bruyants avec des découpes (faire des formes en U sans cuivre) pour amadouer (mais pas forcer) les courants de retour pour prendre un courant spécifique chemin (loin des boucles de terre sensibles). Vous augmentez toujours l'inductance du trajet au sol, mais beaucoup moins qu'avec un sol en étoile.
Plan solide
Vous acceptez que tout sacrifice du plan au sol ajoute de l'inductance, ce qui est inacceptable. Un plan de masse solide dessert toutes les connexions à la terre, avec une inductance minimale. Si vous faites quoi que ce soit RF, c'est à peu près la route que vous devez prendre. La séparation physique par distance est la seule chose que vous pouvez utiliser pour réduire le couplage du bruit.
Un mot sur le filtrage
Parfois, les gens aiment mettre une perle de ferrite en connexion avec différents plans de masse. À moins que vous ne conceviez des circuits CC, cela est rarement efficace - vous êtes plus susceptible d'ajouter une inductance massive et un décalage CC à votre plan de masse, et probablement de sonner.
Ponts A / D
Parfois, vous avez de jolis circuits où l'analogique et le numérique se séparent très facilement sauf en A / D ou D / A. Dans ce cas, vous pouvez avoir deux plans avec une ligne de séparation qui passe sous le circuit intégré A / D. C'est un cas idéal, où vous avez une bonne séparation et aucun courant de retour traversant les plans de masse (sauf à l'intérieur du CI où il est très contrôlé).
NOTE: Ce message pourrait faire avec quelques photos, je vais jeter un œil et les ajouter un peu plus tard.
la source
Il y a en fait eu une tendance à s'éloigner des plans de sol divisés et à se concentrer plutôt sur la séparation de placement ET la prise en compte de la trajectoire de retour.
Liste de contrôle de conception de signaux mixtes
N'oubliez pas que la clé d'une mise en page réussie de PCB est le partitionnement et l'utilisation de la discipline de routage, et non l'isolement des plans de sol. Il est presque toujours préférable de n'avoir qu'un seul plan de référence (sol) pour votre système.
(collé à partir des liens ci-dessous pour l'archivage)
www.e2v.com/content/uploads/2014/09/Board-Layout.pdf
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf
la source
Je pense que vous avez raison, mais avec quelques considérations supplémentaires. D'après mon expérience, il est (presque) toujours préférable d'avoir un seul plan de masse à la fois numérique et analogique, mais soyez TRÈS prudent quant au placement des composants. Gardez le numérique et l'analogue bien séparés et tenez toujours compte des voies de retour vers l'alimentation. N'oubliez pas que même avec un plan de masse solide, le chemin de retour à travers le plan de sol suivra le trajet du signal le plus près possible, c'est-à-dire qu'il suivra la trace du signal, mais sur le plan de masse. Ce que vous devez éviter, c'est le chemin de retour des circuits numériques bruyants croisant le chemin de retour du circuit analogique - si cela se produit, la masse de votre circuit analogique sera bruyante et sans terre calme pour référence, votre circuit analogique souffrira.
Essayez de placer votre alimentation / vos alimentations dans une position telle sur le PCB que les chemins de retour ne se croisent pas. Si cela est impossible, alors envisagez de mettre un retour de masse explicite sur une autre couche (en émulant la topologie "étoile" décrite par RocketMagnet) mais faites attention aux signaux qui traversent les sections analogiques et numériques comme RocketMagnet l'a expliqué. Un mécanisme similaire peut être utilisé lorsque la quasi-totalité du PCB est numérique et qu'il n'y a qu'une exigence pour une très petite zone de masse analogique (ou vice-versa). Dans ce cas, j'envisagerais d'avoir un sol numérique et d'utiliser un coper fill sur une autre couche pour le sol analogique (en supposant que vous avez suffisamment de couches). Considérez comment vos couches s'empilent et placez le remplissage de cuivre sur la couche la plus proche de votre circuit analogique.
Utilisez beaucoup de découplage (mélange de valeurs). Soit dit en passant, les grandes zones de cuivre montrées sur le PCB ci-dessus feront très peu (sauf agir comme un dissipateur de chaleur) car il ne semble pas y avoir de vias pour permettre aux signaux de retour de traverser les espaces d'une autre couche. (Attention, le logiciel PCB ne supprime pas les vias "redondants"!)
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D'après mon expérience, ce qui a le mieux fonctionné est de connecter des plans de sol séparés par une inductance. Même si la conception ne fournit pas de source d'alimentation uniquement pour les signaux analogiques, insérez également une inductance dans l'alimentation.
simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab
Ce type d'arrangement m'a aidé à améliorer la réjection du bruit généré par les circuits numériques.
Quoi qu'il en soit, je pense que la conception optimale dépend en grande partie de l'application.
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