J'ai conçu plusieurs PCB où je devais garder les retours à la terre des différentes parties du circuit séparés, c'est-à-dire analogiques, numériques et haute puissance. J'utilise Cadsoft Eagle pour la capture schématique et la mise en page. Il est assez facile de définir différents symboles au sol dans l'éditeur de schémas. Ils ont chacun leur propre nom net. Cependant, les masses doivent toutes être éventuellement connectées en un point du PCB pour définir la référence de masse globale. Lors de la connexion d'une terre (ou d'une alimentation) à une autre, Eagle remplace généralement l'un des noms de réseau par l'autre, c'est-à-dire en supprimant leur caractère distinctif. Ceci est sensible d'un point de vue électrique idéaliste qui suppose que les fils n'ont pas d'impédance. Cependant, dans le monde réel, il n'y a pas d'impédance nulle ou de terre d'ailleurs! Ce comportement prioritaire de nom de réseau gêne la conception des PCB. Comment contourner ce problème? Ce n'est pas un gros problème dans le dessin schématique car les symboles d'approvisionnement sont conservés et les noms de réseau sont masqués. Cependant, dans l'éditeur de mise en page, après la connexion des motifs, il ne reste qu'un seul nom de réseau de masse.
Il est possible dans la mise en page de séparer manuellement les motifs distincts, même s'ils ont le même nom de réseau, et de les connecter en un point. Ainsi, il est toujours possible d'atteindre l'objectif de conception avec un seul sol uniquement déifié. Cependant, c'est un cauchemar logistique qui sépare les traces distinctes du sol quand elles ont les mêmes noms de réseau.
Y a-t-il une meilleure manière de faire cela?
J'ai essayé de créer ma propre partie Eagle où les motifs multiples et distincts se connectent électriquement, mais n'ont pas les mêmes noms de réseau. La pièce n'était qu'une série de pads SMD se chevauchant physiquement. Chaque plot pouvait être connecté à un nom de réseau unique préservant ainsi les motifs distincts, mais il fournissait une connexion électrique entre les motifs. Cela semblait bien fonctionner avec l'inconvénient que le Design Rules Check (DRC) pensait que les tampons qui se chevauchaient étaient un problème. En fait, Sparkfun a une partie d'aigle qui fait cela, cependant, ils ont choisi de garder les coussinets séparés, c'est-à-dire de ne pas se chevaucher. Cela résout le problème DRC, mais la carte n'est alors pas correctement connectée électriquement. Cela a déjà causé des bugs dans l'un de mes forums.
Existe-t-il une bonne solution à ce problème? Eagle est-il bizarre dans sa gestion de cela? Est-ce que d'autres outils EDA font mieux que Eagle pour gérer cela? Je fais quelque chose de mal? Cela a été une source d'irritation pour moi depuis un certain temps maintenant.
Réponses:
Créez une empreinte avec les pads GND et AGND. Dessinez du cuivre entre ces tampons. Oui, cela produira une erreur de "chevauchement" DRC comme indiqué ci-dessous:
C'est OK . Il y a trois boutons en bas:
"Effacer tout" effacera temporairement la liste pour cette série de RDC. Je ne sais pas pourquoi c'est utile; fermez simplement la fenêtre si vous voulez qu'elle soit raccourcie.
"Processed" atténuera la couleur du X rouge. Ceci est potentiellement utile si vous parcourez une longue liste d'erreurs DRC et les corrigez au fur et à mesure; vous pouvez suivre ceux que vous pensez avoir corrigés.
"Approuver" est le seul que j'utilise régulièrement. Cela déplace l'erreur de la liste des erreurs vers la liste approuvée:
et le garde là sur les courses suivantes de la RDC. Notez que cela déplace uniquement cette erreur spécifique avec cette paire de réseaux spécifique à cet emplacement spécifique. La fermeture de cette fenêtre et la réexécution du DRC produisent la notification "DRC: 1 erreurs approuvées"
et aucune boîte de dialogue "Erreurs DRC". Vous pouvez récupérer cette boîte de dialogue en créant une erreur, ou (de préférence) la
errorscommande, le point d'exclamation jaune dans la capture d'écran ci-dessus, ou le menu Outils -> Erreurs.La fonctionnalité "Approuver" existe pour une raison, la même raison que nous avons des outils comme
Parfois, il est normal d'ignorer une erreur DRC. C'est l'une de ces fois.
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Je le fais avec des appareils spéciaux que j'ai créés à cet effet que j'appelle des "shorts". Ce sont des coussinets attenants qui ne nécessitent aucun composant pour être réellement installés. Dans le schéma, ils apparaissent comme une ligne légèrement épaissie. Le fait est qu'ils ressemblent à une connexion dans le schéma avec juste assez de caractère distinctif pour voir mais, espérons-le, ne pas gêner. Comme ce sont des appareils distincts du point de vue d'Eagle, vous pouvez les placer où vous le souhaitez comme n'importe quel autre appareil. Vous pouvez voir un tel court au bas de la page 1 du schéma USBProg . Celui-ci a le désignateur de composant SH2 et est le point de connexion unique entre la masse d'alimentation et la masse de la carte principale.
Mes shorts sont disponibles gratuitement dans la version Eagle Tools à l' adresse www.embedinc.com/pic/dload.htm . Il existe différents courts métrages selon le calque sur lequel vous les souhaitez ou selon qu'ils traversent les calques.
Le seul inconvénient d'Eage est que vous obtiendrez beaucoup d'erreurs DRC gênantes pour chaque court-circuit. J'entends que dans la version 6, il sera possible de dire dans le package que certaines choses peuvent se chevaucher, mais pour l'instant il n'y a aucun moyen de contourner cela.
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Plusieurs plans au sol sont absolument nécessaires. Avec tout le respect que je dois à M. Ott, car tout ce qu'il dit n'est pas faux en soi, il arrive juste à une conclusion incomplète en raison de l'omission de considérer le côté analogique. Le point qui manque à M. Ott, c'est que dans la section analogique elle-même , plusieurs plans de masse - un pour chaque bloc fonctionnel de circuits analogiques - disposés en étoile et terre, sont une exigence pour un faible bruit (Douglas Self " Small Signal Audio Design "Focal Press 2010, NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Bien que ces deux références considèrent spécifiquement les conceptions audio, les principes sont encore plus importants dans les circuits analogiques de haute précision dans les applications d'acquisition et / ou de contrôle de données.
La question devient alors: comment implémenter la masse numérique dans une conception possédant de multiples motifs analogiques? Une erreur est de "blap" le PCB avec un seul plan de masse et d'utiliser uniquement les techniques de mise en page décrites par M. Ott pour éviter les interférences entre les sections analogiques et numériques. Dans ce cas, les performances analogiques peuvent souffrir en raison d'interférences analogiques à analogiques .
Dans une conception typique, chaque ADC ou DAC sera probablement lié à différentes sections fonctionnelles des circuits analogiques. Fournissez un "îlot" de terre analogique pour chacune de ces sections avec un chemin de retour à la terre indépendant, disposé en étoile-sol, de retour au "sol de référence". Cette masse de référence n'est pas nécessairement la masse de l'alimentation (ou de la batterie). S'il y a un régulateur fournissant la puissance analogique, alors la masse de référence est la broche de masse du régulateur IC. En ce qui concerne le côté numérique, la broche de masse du régulateur alimentant le côté numérique (si différente de celle alimentant le côté analogique) doit également être reliée à la masse de référence avec des traces aussi courtes que possible. La terre numérique doit également être mise en œuvre en tant qu'îlot isolé avec un retour de terre indépendant à la terre de référence.
Nous devons maintenant nous occuper de l'interface entre les sections analogiques et numériques. Ceci comprend
(1) Motifs analogiques et numériques séparés.
Les concepteurs de circuits intégrés à signaux mixtes savent que la terre analogique et numérique doit être connectée ensemble, mais ils ne peuvent pas fournir cette connectivité à l'intérieur du circuit intégré en raison des restrictions de la géométrie des connexions de la puce et du plot. Ainsi, la recommandation est toujours de connecter ces deux points à l'extérieur le plus près possible du CI. Notez que ce n'est pas toujours le cas - de nombreux DAC et potentiomètres numériques (une forme de DAC) n'ont pas de broches de terre analogiques et numériques séparées. Pour ces appareils, la connexion a déjà été établie à l'intérieur du CI. Lors de la connexion de la terre analogique et numérique ensemble, la paire combinée doit être connectée au plan de masse analogique pour cette section du circuit.
(2) Alimentations analogiques et numériques séparées sur le même appareil
Ces plans d'alimentation seront séparés même s'ils se trouvent être de la même tension. Le plan de puissance numérique doit être isolé de son régulateur source (et de la puissance analogique s'il est entraîné par le même régulateur) au moyen d'une perle de ferrite. Connectez l'alimentation numérique des CI à signaux mixtes à l'îlot d'alimentation numérique; au minimum, contournez l'alimentation analogique et numérique de la broche de terre du CI avec des condensateurs en céramique (100nF X7R / X5R sont recommandés, certains fabricants de CI recommandent des condensateurs supplémentaires - suivez les directives énoncées dans la fiche technique). Suivez les directives de mise en page des meilleures pratiques en plaçant les condensateurs de dérivation aussi près que possible des broches de l'appareil. Assurez-vous que le condensateur de dérivation numérique est connecté à la terre analogique et numérique combinée du côté de la broche de terre numérique; il ne doit pas se connecter quelque part "entre les deux" les broches analogiques et numériques. Rappelons que le condensateur de bypass d'alimentation numérique est en fait là pour alimenter les impulsions de courant qui se produisent lorsque les appareils numériques changent d'état. Ainsi, il y a une boucle de courant alternatif de la broche d'alimentation numérique, à travers le condensateur, dans la broche de terre (côté numérique) et de retour à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant. dans la broche de mise à la terre (côté numérique) et à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant. dans la broche de mise à la terre (côté numérique) et à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant.
(3) Lignes de contrôle telles que les bus I2C et / ou PCI
Jusqu'à présent, compte tenu de ce qui précède, nous avons un problème de connexion des lignes de commande, par exemple, du microcontrôleur aux dispositifs à signaux mixtes, car ces lignes doivent, par définition, traverser du côté numérique au côté analogique. Pour cela, suivez la recommandation de M. Ott de fournir un pont entre la terre analogique et numérique. Pour chaque îlot analogique doté de lignes de commande le connectant au côté numérique, fournissez un pont entre chaque terre analogique et la terre numérique et acheminez les lignes de signaux directement sur ce pont. Selon la configuration réelle et la complexité du circuit, vous pouvez avoir un seul pont se connectant à plusieurs masses analogiques. C'est acceptable - le problème clé est d'acheminer toutes les lignes de contrôle bruyantes sur un pont. Les raisons de cela sont entièrement expliquées dans l'article de M. Ott.
En résumé, les techniques ci-dessus sont plus de travail qu'un seul plan de masse mais sont nécessaires. Aucune des discussions ci-dessus n'annule ou ne supprime les instructions de M. Ott sur une mise en page soignée et sachant toujours où circulent les chemins de courant continu et alternatif (les deux chemins - envoyer etrevenir). La plupart des routeurs automatiques auront du mal à fournir un résultat de qualité avec ce qui précède à l'esprit. Vous devrez toujours effectuer un certain routage à la main - une technique de gain de temps possible consiste à acheminer automatiquement les îles du circuit et à acheminer à la main les interconnexions, les retours à la terre, la distribution d'énergie, les lignes de contrôle. Certaines applications de disposition de circuits imprimés ont un faible support pour la création de ponts de terre analogique-numérique car elle connecte efficacement différents réseaux de signaux. Si votre logiciel a un support explicite pour cela, tant mieux, sinon vous pourriez être forcé dans une situation où vous remplacez une erreur détectée par le processus DRC.
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"Y a-t-il une meilleure manière de faire cela?"
Oui, il existe deux façons de gérer cela:
Je ne sais pas comment vous le faites dans Eagle, mais dans Altium, les gens rendent le composant "court virtuel" très similaire à ce que vous avez déjà décrit. Vous mentionnez le dilemme: Faire chevaucher les pads sur le composant "short virtuel", hélas, donne une erreur DRC. La séparation des pads sur le composant "court virtuel", hélas, rend les sections mal connectées électriquement. Il existe un troisième choix, une solution au dilemme:
Rendre les coussinets du composant "virtuel court" extrêmement proches les uns des autres, mais sans se chevaucher - 0,002 mil (2 micropouces) à court de contact. Ensuite, corrigez les règles DRC de sorte que, pour ce composant spécial, elles ne donnent pas d'erreur de dégagement. Un si petit espace microscopique ne peut pas être fabriqué sur un PCB - en production, il finira par être court-circuité, comme vous le souhaitiez.
Existe-t-il un moyen de voir si Henry Ott a raison, et un seul plan de masse ininterrompu pour tout - analogique, numérique et électrique - pourrait fonctionner le mieux?
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Un peu tard mais quand même, voici comment faire:
Obtenir 2 motifs différents est simple. Ajoutez un symbole au sol dans votre schéma, puis donnez-lui une nouvelle valeur. Maintenant, allez dans les propriétés de ce symbole au sol et une option supplémentaire sera disponible qui dit 'écraser le nom du périphérique'. Décochez cette option.
Maintenant, dessinez un fil net sur le symbole de masse et nommez ce fil AGND par exemple. Maintenant, votre symbole au sol aura le même nom net. Donnez à nouveau à votre symbole de sol une valeur qui indique AGND pour qu'il soit un peu plus clair que ce sol est AGND et non l'autre sol par exemple.
Voici quelques images pour le rendre un peu plus clair. Regardez en bas à gauche de l'écran pour les noms de signaux afin que vous puissiez voir que cela fonctionne.
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quelque chose qui a fonctionné pour moi, était de façonner la géométrie du polygone du plan du sol de manière à ce qu'elle soit autour de l'autre plan
Les plans de masse sont toujours connectés via un via un à travers les broches du CI, mais comme les filets ont le même nom et que la géométrie ne permet pas le remplissage, Eagle ne connecte pas les deux directement
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