Come devo collegare AGND e DGND

Ho letto della messa a terra in un sistema di segnali misti. Ho capito bene che è meglio raggruppare elementi analogici e digitali e quindi avere un unico piano di massa, purché i percorsi digitali non passino attraverso la parte analogica e i percorsi analogici non passino attraverso la parte digitale?

La parte evidenziata sulla figura sinistra mostra la terra analogica e quella destra evidenzia la terra digitale per lo stesso circuito. Il componente sul lato destro è un MCU a 80 pin con convertitore ADC 3 sigma-delta.

È meglio

1. lasciare che AGND e DGND siano legati all'ADC dell'MCU
2. collegare DGND e AGND tramite un induttore / resistenza
3. avere un unico piano terra (DGND = AGND)?

PS mentre leggo lo scopo è impedire a DGND di disturbare l'AGND, ho definito il piano terra principale come AGND

La combinazione di motivi digitali e analogici è una questione piuttosto controversa e potrebbe benissimo scatenare un dibattito / argomento. Molto dipende dal fatto che il tuo background sia analogico, digitale, RF ecc. Ecco alcuni commenti basati sulla mia esperienza e conoscenza, che è probabile che differiscano dagli altri (sono principalmente segnale digitale / misto)

Dipende molto dal tipo di frequenze a cui si esegue (I / O digitale e segnali analogici). Qualsiasi lavoro sulla combinazione / su terreni separati sarà un lavoro in compromesso: più alte sono le frequenze a cui stai operando, meno puoi tollerare l'induttanza nei tuoi percorsi di ritorno a terra e più suoneria sarà rilevante (un PCB che oscilla a 5GHz è irrilevante se misura i segnali a 100 Khz). Il tuo obiettivo principale separando i motivi è quello di mantenere rumorosi i loop di corrente di ritorno lontano da quelli sensibili. Puoi farlo in diversi modi:

Star Ground

Un approccio abbastanza comune, ma piuttosto drastico, è quello di mantenere separati tutti i motivi digitali / analogici il più a lungo possibile e collegarli insieme in un solo punto. Sul tuo PCB di esempio, seguiresti separatamente la terra digitale e li uniresti molto probabilmente all'alimentazione (connettore di alimentazione o regolatore). Il problema è che quando il tuo digitale ha bisogno di interagire con il tuo analogico, il percorso di ritorno per quella corrente è la metà su tutta la linea e viceversa. Se è rumoroso, annulli gran parte del lavoro nel separare i loop e crei un'area loop per trasmettere EMI su tutta la linea. È inoltre possibile aggiungere induttanza al percorso di ritorno a terra che può causare lo squillo della scheda.

Scherma

Un approccio più cauto ed equilibrato al primo, hai un piano terra solido, ma cerca di recintare percorsi di ritorno rumorosi con ritagli (crea forme a U senza rame) per indurre (ma non forzare) le correnti di ritorno a prendere uno specifico percorso (lontano da anelli di terra sensibili). Stai ancora aumentando l'induttanza del percorso al suolo, ma molto meno che con un terreno stellare.

Piano solido

Accetti che qualsiasi sacrificio del piano di terra aggiunga induttanza, il che è inaccettabile. Un piano di massa solido serve tutti i collegamenti di terra, con induttanza minima. Se stai facendo qualcosa di RF, questo è praticamente il percorso che devi prendere. La separazione fisica per distanza è l'unica cosa che puoi usare per ridurre l'accoppiamento del rumore.

Una parola sul filtraggio

A volte alle persone piace mettere una perlina di ferrite in collegamento con diversi piani di terra insieme. A meno che tu non stia progettando circuiti CC, questo è raramente efficace: è più probabile che tu aggiunga induttanza massiccia e un offset CC al tuo piano di terra, e probabilmente squilli.

Ponti A / D

A volte, hai dei bei circuiti in cui analogico e digitale sono separati molto facilmente tranne che in un A / D o D / A. In questo caso, puoi avere due piani con una linea di separazione che corre sotto l'IC A / D. Questo è un caso ideale, in cui si ha una buona separazione e nessuna corrente di ritorno che attraversa i piani di massa (tranne all'interno del circuito integrato dove è molto controllato).

NOTA: questo post potrebbe fare con alcune foto, mi darò un'occhiata in giro e le aggiungerò un po 'più tardi.

In realtà c'è stata una tendenza lontana dai piani di terra divisi e invece concentrandosi sulla separazione del posizionamento E considerazione per il percorso della corrente di ritorno.

• Non dividere il piano di massa, utilizzare un piano solido sotto entrambe le sezioni analogiche e digitali della scheda
• Utilizzare piani di massa su ampia superficie per percorsi di ritorno di corrente a bassa impedenza
• Mantenere oltre il 75% dell'area di bordo per il piano di terra
• Separare i piani di potenza analogici e digitali
• Usa piani di terra solidi accanto ai piani di potenza
• Individua tutti i componenti e le linee analogici sul piano di potenza analogico e tutti i componenti e le linee digitali sul piano di potenza digitale
• Non instradare le tracce sulla divisione nei piani di potenza, a meno che le tracce che devono oltrepassare la divisione del piano di potenza non debbano essere su strati adiacenti al piano di massa solido
• Pensa a dove e come fluiscono effettivamente le correnti di ritorno al suolo
• Partiziona il tuo PCB con sezioni analogiche e digitali separate
• Posizionare i componenti correttamente

Elenco di controllo per la progettazione di segnali misti

• Partiziona il tuo PCB con sezioni analogiche e digitali separate.
• Posizionare i componenti correttamente.
• Aziona la partizione con i convertitori A / D.
• Non dividere il piano di massa. Utilizzare un piano solido sotto entrambe le sezioni analogiche e digitali della scheda.
• Instradare i segnali digitali solo nella sezione digitale della scheda. Questo vale per tutti i livelli.
• Instradare i segnali analogici solo nella sezione analogica della scheda. Questo vale per tutti i livelli.
• Separare i piani di potenza analogici e digitali.
• Non instradare le tracce sulla divisione nei piani di potenza.
• Le tracce che devono superare la divisione del piano di potenza devono essere su strati adiacenti al piano di massa solido.
• Pensa a dove e come fluiscono effettivamente le correnti di ritorno al suolo.
• Usa la disciplina di routing.

Ricorda che la chiave per un layout PCB di successo è il partizionamento e l'uso della disciplina di routing, non l'isolamento dei piani di massa. È quasi sempre meglio avere un solo piano di riferimento (terra) per il proprio sistema.

(incollato dai collegamenti seguenti per l'archiviazione)

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

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

Penso che tu abbia ragione, ma con alcune considerazioni extra. Nella mia esperienza, è (quasi) sempre meglio avere un unico piano di massa sia digitale che analogico, ma state MOLTO attenti al posizionamento dei componenti. Mantenere il digitale e l'analogico ben separati e considerare sempre i percorsi di ritorno all'alimentazione. Ricorda che anche con un piano di massa solido, il percorso di ritorno attraverso il piano di terra seguirà il percorso del segnale il più vicino possibile, ovvero seguirà la traccia del segnale, ma sul piano di terra. Quello che devi evitare è il percorso di ritorno dei circuiti digitali rumorosi che attraversano il percorso di ritorno del circuito analogico - se ciò accade, la terra per il tuo circuito analogico sarà rumorosa e senza una terra silenziosa per riferimento il tuo circuito analogico subirà.

Cerca di mettere i tuoi alimentatori / alimentatori in una posizione tale sul PCB che i percorsi di ritorno non si incrociano. Se ciò è impossibile, allora considera di inserire un ritorno di massa esplicito su un altro livello (emulando la topologia a "stella" descritta da RocketMagnet) ma fai attenzione ai segnali che si incrociano tra le sezioni analogiche e digitali come spiegato da RocketMagnet. Un meccanismo simile può essere usato quando quasi tutto il PCB è digitale e c'è solo un requisito per un'area di terra analogica molto piccola (o viceversa). In questo caso, prenderei in considerazione la possibilità di disporre di una messa a terra digitale e di utilizzare un riempimento riempimento su un altro livello per la terra analogica (supponendo che abbiate livelli sufficienti). Considera come i tuoi strati si accumulano e metti il ​​riempimento di rame sul livello più vicino al tuo circuito analogico.

Usa un sacco di disaccoppiamento (mix di valori). A proposito, le grandi aree di rame mostrate sul PCB sopra fanno molto poco (tranne che agiscono come un dissipatore di calore) perché non sembrano esserci vie per consentire ai segnali di ritorno di attraversare gli spazi su un altro strato. (Attenzione che il software PCB non rimuove via "ridondanti"!)

Nella mia esperienza, ciò che ha funzionato meglio è collegare i piani di terra separati da un induttore. Anche se il design non fornisce una fonte di alimentazione solo per segnali analogici, inserire anche un induttore nel feed.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Questo tipo di disposizione mi ha aiutato a migliorare il rifiuto del rumore generato dai circuiti digitali.

Comunque, penso che il design ottimale dipenda in gran parte dall'applicazione.