Печатная плата со смешанными аналоговыми и цифровыми

Я занимаюсь разработкой новой платы АЦП\ЦАП с цифровым интерфейсом и аналоговым интерфейсом. Я попытался разделить разные земли в своей цепи, чтобы максимально уменьшить шум, но я не уверен, правильно ли я делаю то, что делаю. Пожалуйста, смотрите схему ниже

введите описание изображения здесь

Я попытался убедиться, что все GND возвращаются через один возврат - anGND -> GND -> GND RETURN 1\2.

  • Должен ли я отделить мой цифровой GND (направить его на GND Return 1) от моего аналогового заземления (направить andGND на GND return 2)? ПРИМЕЧАНИЕ GND Return 1 и 2 подключаются непосредственно к источнику.
  • Должен ли я дать моему LDO +/- 12 В другое заземление?
  • Должен ли я дать моему +5Vadda LDO отдельную землю?
  • Должен ли я включать дополнительный «цифровой» GND для + 5,3 В постоянного тока?

В предыдущих проектах мы использовали один и тот же DC\DC +3.3V->+1.1V и не разделяли цифровую и аналоговую земли, и это работало нормально. Вот как вы думаете, я должен разделить их? Если да, то какие основания вы бы порекомендовали? Какие еще рекомендации у вас есть?

Я не уверен, почему моя диаграмма выше не может быть просмотрена. Я повторно вставил его ниже в формате jpg:

введите описание изображения здесь

Я немного изменил дизайн, как показано ниже:

введите описание изображения здесь

Ответы (1)

Ну, я не вижу никакой диаграммы, но из того, что я узнал:

  • обеспечить только один путь для тока, поэтому не подключайте разные заземления в разных местах
  • с аналоговым и цифровым заземлением, подключите их в одной точке под АЦП или ЦАП
  • в зависимости от конструкции просто замкните землю в этой точке или используйте один или несколько конденсаторов, чтобы заблокировать постоянный ток, но разрешить переменный ток.
  • для разных напряжений используйте одну заземляющую пластину и распределяйте буферные конденсаторы (обычно группы из 3 частей, соединенных параллельно, например, 100n, 10n, 1n для улучшения частотной характеристики) по вашей конструкции (есть несколько коммерческих программ расчета, где их разместить, но когда вы размещаете 5-6 групп, чтобы покрыть всю площадь, а затем разместить еще несколько рядом с крупными источниками и стоками... во многих случаях этого должно быть достаточно) --> если ваш проект требует более точных расчетов, вам нужно покопаться в литературе и курсах, то вам действительно нужно вкладывать время и деньги

PS: разделение цифрового и аналогового заземления является мерой по снижению шума и такого влияния на точность АЦП. Вам это нужно, если вы измеряете очень малую разницу сигналов, и это вступает в игру при высокой скорости преобразования с быстрыми сигналами. если вы просто хотите различать 1 В постоянного тока или 2 В постоянного тока, ... это может быть слишком сложно.

Разделение чувствительных и шумных компонентов на разные области одной и той же заземляющей пластины, чтобы шумовые токи от одного не протекали под другим, является современной практикой. Действительно легко сделать хуже, разделив основания, чем если бы вы просто сделали это бездумно. Никогда не проводите трассировку над зазором в плоскостях.
schnedan, Большое спасибо за ваш комментарий. Я включил 20-битный АЦП со скоростью 1 MSPS, поэтому я думаю, что мне нужны любые методологии, которые я могу, чтобы максимально уменьшить шум.
Да, с 20-битным АЦП с быстродействием 1 MSPS вы, безусловно, попадаете в диапазон, где компоновка имеет значение. Тогда я бы также выбрал как минимум 4-слойную компоновку, чтобы вы могли маршрутизировать сигналы данных во внутренних слоях. Также я бы посоветовал применять правила хороших ВЧ-проектов, такие как минимизация переходных отверстий, отсутствие углов 90°, одинаковая длина всех сигналов, равные расстояния между всеми сигналами данных... И если вы планируете эксплуатировать схему в среде с другими электрическими полей, подумайте о защитном решении, например, о металлической клетке.
schnedan, как вы думаете, мои GND для моих LDO правильны или их следует изменить?
во-первых, я думаю, вы можете заменить LDO +-12V только соответствующими схемами фильтра - если вы хотите просто выровнять напряжение. то же самое для этого каскада 5V-> 5.3V-5V, который кажется ненужным, кроме переключения с цифрового на аналоговое заземление. Кроме того, запас всего 0,3 В для LDO является жестким. При первой попытке я бы вообще отказался от LDO, и у меня было бы только 3 заземления: одно, охватывающее аналоговый интерфейс и включая ЦАП(ы), одно для интерфейса, включая АЦП, и третье (нечистое). ) для цифровой части и DC/DC преобразователей. Применение пульсационных фильтров для «аналогового» питания
schnedan, Большое спасибо за ответ. Я нахожусь на этапе трассировки моей печатной платы, и сейчас я планирую соединения плоскостей GND. Как вы можете видеть на схеме, я подключил LDO +/- 12 В к LTaGND. Однако, может быть, было бы лучше подключить его к плоскости anGND? или разницы не будет? В своем ответе вы упомянули о разделении заземления ЦАП и заземления АЦП - насколько это критично, по вашему мнению, - как показано на диаграмме, я подключил их оба к заземлению?!
Я не могу придумать вескую причину, по которой отдельный LTaGND был бы преимуществом в первую очередь. Если DC/DC имеет чистый выход, не должно быть никакой разницы, а если он нечистый, разделенный gnd не исправит это. Поскольку ЦАП может вносить довольно много пиков тока, вы можете захотеть отделить его от АЦП. И вы хотите избежать цифрового и коммутационного шума как от АЦП, так и от ЦАП, поэтому по крайней мере 3 GND или, как максимальное решение: один GND на АЦП и один GND на ЦАП (что должно минимизировать перекрестные помехи...) + цифровой/ питание земля.
@schnedan: Об этих углах в 90 градусов ... Они совершенно прекрасны, за исключением случаев, когда это не так - в этом случае изгибы в 45 градусов ничем не лучше.
@JRE возьми рефлектометр во временной области и протестируй кривую 90° и 45°... есть огромная разница
Прочтите ссылку и ссылки в ответе. Люди сделали именно это и обнаружили, что два изгиба под 45 градусов так же плохи, как один изгиб под 90 градусов в тех случаях, когда это имело значение. Это частоты выше 2,5 ГГц и связанные с ними времена нарастания. А на платах FR4 это не имеет значения.
@JRE правильно советовать даже избегать 45 °, если это возможно ... И из моего личного опыта я бы установил границу частоты еще ниже, например, адаптеры измерения для NWA должны быть намного лучше даже на 250 МГц ... :- )
@DKNguyen - «Очень легко ухудшить ситуацию, разделив основания, чем если бы вы просто сделали это бездумно». - Помимо «Никогда не пропускать трассу над промежутком в плоскостях», каким образом разделение плоскостей GND может ухудшить ситуацию, если очень осторожно соединить все GND в одной точке возврата (как я сделал - см. диаграмму)?
@shmueld Подумайте о петле, которую должен образовать ток, когда обратный ток не может проходить непосредственно под дорожкой сигнала / мощности (для наименьшей петли), потому что дорожка сигнала перепрыгнула через зазор в плоскости заземления. Что происходит, когда обратный ток достигает зазора заземления? Он должен выйти из-под сигнальной дорожки, добраться до моста заземления, а затем попытаться вернуться обратно под сигнальную дорожку. Это большая петля. Проблема не имеет ничего общего с «тщательным подключением всех GND в одной точке».
Звездная земля — это попытка устранить шум, загрязняющий наземную плоскость, и попытка справиться с этим путем разделения плоскостей не решает проблему, о которой я говорю.
Analog.com/en/technical-articles/… , nxp.com/docs/en/supporting-information/TN00009.pdf , ... просто немного погуглите. большинство этих руководств последовательны - думаю, вы найдете подтверждение большинства изложенных здесь хороших советов.
Кто-то только что указал на следующую статью, которая ТАКЖЕ актуальна.... hottconsultants.com/techtips/split-gnd-plane.html
Adc со скоростью 1 MSPS все еще довольно медленный, я бы не стал слишком беспокоиться.
Для устройства с двойным питанием (без заземления) правильно ли сказать, что ток, который поступает в устройство, затем найдет свое возвращение в землю через отрицательное напряжение питания обратно в его постоянный ток, а затем в землю, подключенную к этому DC-DC?
Печатная плата со смешанными аналоговыми и цифровыми
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v