ฉันจะเชื่อมต่อ AGND และ DGND ได้อย่างไร

ฉันได้อ่านเกี่ยวกับการต่อสายดินในระบบสัญญาณแบบผสม ฉันจะทำให้ถูกต้องหรือไม่ว่าจะเป็นการดีที่สุดในการจัดกลุ่มองค์ประกอบแบบอะนาล็อกและดิจิตอลจากนั้นมีระนาบกราวน์เดียวตราบใดที่เส้นทางดิจิทัลไม่ผ่านส่วนอะนาล็อกและเส้นทางอะนาล็อกไม่ผ่านส่วนดิจิตอล

ส่วนที่ไฮไลต์บนรูปด้านซ้ายแสดงให้เห็นถึงพื้นอะนาล็อกและส่วนที่ถูกต้องนั้นจะเน้นไปที่พื้นดิจิตอลสำหรับวงจรเดียวกัน ส่วนประกอบทางด้านขวาคือ 80 pin MCU พร้อมตัวแปลง ADC 3 sigma-delta

จะดีกว่าไหม

1. ให้ AGND และ DGND เชื่อมโยงกับ ADC ของ MCU
2. เชื่อมต่อ DGND และ AGND ผ่านตัวเหนี่ยวนำ / ตัวต้านทาน
3. มีระนาบกราวด์เดียว (DGND = AGND) หรือไม่

ป.ล. เมื่อฉันอ่านเป้าหมายคือเพื่อป้องกันไม่ให้ DGND รบกวน AGND ฉันกำหนดพื้นระนาบหลักเป็น AGND

การรวมพื้นที่ดิจิทัลและแอนะล็อกเข้าด้วยกันเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันมากและอาจเป็นประเด็นถกเถียง / โต้แย้ง หลายอย่างขึ้นอยู่กับว่าพื้นหลังของคุณเป็นแบบอะนาล็อกดิจิตอล RF ฯลฯ นี่คือความคิดเห็นบางส่วนจากประสบการณ์และความรู้ของฉันซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกต่างจากคนอื่น ๆ (ฉันส่วนใหญ่เป็นสัญญาณดิจิตอล / สัญญาณผสม)

ขึ้นอยู่กับประเภทของความถี่ที่คุณใช้ (สัญญาณดิจิตอล I / O และสัญญาณอะนาล็อก) งานใด ๆ ในการรวม / แยกพื้นที่จะเป็นงานประนีประนอม - ยิ่งความถี่ที่คุณทำงานอยู่สูงเท่าไรคุณก็ยิ่งทนการเหนี่ยวนำในทางกลับของกราวด์น้อยลงและเสียงเรียกเข้าที่เกี่ยวข้องก็จะมากขึ้นเท่านั้น ไม่เกี่ยวข้องถ้ามันวัดสัญญาณที่ 100Khz) เป้าหมายหลักของคุณโดยการแยกบริเวณคือทำให้ห่วงที่ส่งเสียงรบกวนกลับมาจากที่ละเอียดอ่อน คุณสามารถทำหนึ่งในหลายวิธีต่อไปนี้:

พื้นดาว

วิธีการที่ใช้กันทั่วไป แต่ค่อนข้างรุนแรงคือการแยกพื้นที่ดิจิตอล / แอนะล็อกทั้งหมดออกให้นานที่สุดเท่าที่จะทำได้และเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในจุดเดียวเท่านั้น บน PCB ตัวอย่างของคุณคุณจะติดตามในกราวด์ดิจิตอลแยกจากกันและเข้าร่วมที่ฟีดกำลังไฟฟ้ามากที่สุด (ขั้วต่อไฟหรือตัวควบคุม) ปัญหาคือเมื่อดิจิตอลของคุณต้องการโต้ตอบกับอะนาล็อกของคุณเส้นทางการส่งคืนสำหรับกระแสนั้นจะอยู่ครึ่งหนึ่งของบอร์ดและกลับมาอีกครั้ง หากมีเสียงดังคุณสามารถเลิกทำงานได้หลายอย่างในการแยกลูปและคุณทำพื้นที่ลูปเพื่อออกอากาศอีเอ็มไอทั่วทั้งบอร์ด คุณยังเพิ่มการเหนี่ยวนำให้กับทางเดินกลับของกราวด์ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงกริ่งของบอร์ด

รั้ว

วิธีที่รอบคอบและสมดุลมากขึ้นสำหรับวิธีแรกคุณมีระนาบกราวด์แข็ง ๆ แต่พยายามล้อมรั้วในเส้นทางกลับที่มีเสียงดังด้วยการตัดลึกหนาบาง (ทำให้รูปตัว U ไม่มีทองแดง) ไปยังเล้าโลม เส้นทาง (ห่างจากลูปพื้นดินที่ละเอียดอ่อน) คุณยังคงเพิ่มการเหนี่ยวนำเส้นทางภาคพื้นดิน แต่ยังน้อยกว่าพื้นที่ดาวฤกษ์มาก

เครื่องบินทึบ

คุณยอมรับว่าการเสียสละใด ๆ ของเครื่องบินภาคพื้นดินจะเพิ่มการเหนี่ยวนำซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับ ระนาบกราวด์ทึบหนึ่งอันทำหน้าที่เชื่อมต่อกับกราวด์ทั้งหมดโดยมีการเหนี่ยวนำน้อยที่สุด หากคุณกำลังทำอะไร RF นี่เป็นเส้นทางที่คุณต้องทำ การแยกทางกายภาพตามระยะทางเป็นสิ่งเดียวที่คุณสามารถใช้เพื่อลดการเชื่อมต่อทางเสียง

คำเกี่ยวกับการกรอง

บางครั้งคนชอบใส่เฟอร์ไรต์บีดเข้ากับระนาบกราวด์ที่แตกต่างกัน นอกจากว่าคุณกำลังออกแบบวงจร DC นี้ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ - คุณมีแนวโน้มที่จะเพิ่มการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่และ DC ตรงข้ามกับระนาบกราวด์ของคุณและอาจดังขึ้น

A / D สะพาน

บางครั้งคุณมีวงจรที่ดีที่แยกอนาล็อกและดิจิตอลได้ง่ายมากยกเว้นที่ A / D หรือ D / A ในกรณีนี้คุณสามารถมีระนาบสองระนาบพร้อมสายการแยกซึ่งทำงานภายใต้ A / D IC นี่เป็นกรณีที่เหมาะสมที่สุดที่คุณมีการแยกที่ดีและไม่มีกระแสย้อนกลับข้ามระนาบกราวนด์ (ยกเว้นภายใน IC ซึ่งมันถูกควบคุมมาก)

หมายเหตุ: โพสต์นี้สามารถทำกับรูปภาพบางรูปฉันจะดูรอบ ๆ และเพิ่มอีกเล็กน้อยในภายหลัง

ที่จริงแล้วมีแนวโน้มที่จะห่างจากระนาบกราวด์แยกและแทนที่จะมุ่งเน้นไปที่การแยกตำแหน่งและการพิจารณาสำหรับเส้นทางปัจจุบันกลับ

• อย่าแยกระนาบกราวด์ใช้ระนาบทึบหนึ่งอันภายใต้ส่วนอะนาล็อกและดิจิทัลของบอร์ด
• ใช้ระนาบกราวด์พื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับเส้นทางกลับปัจจุบันที่มีความต้านทานต่ำ
• รักษาพื้นที่กระดานมากกว่า 75% สำหรับระนาบพื้น
• แยกระนาบพลังงานอะนาล็อกและดิจิตอล
• ใช้ระนาบพื้นแข็งถัดจากระนาบพลังงาน
• ค้นหาส่วนประกอบและเส้นอะนาล็อกทั้งหมดผ่านระนาบพลังงานแบบอะนาล็อกและส่วนประกอบดิจิตอลทั้งหมดและเส้นบนระนาบพลังงานแบบดิจิทัล
• อย่ากำหนดเส้นทางการติดตามข้ามการแยกในระนาบพลังงานเว้นแต่ว่าการติดตามที่ต้องข้ามการแยกระนาบพลังงานต้องอยู่บนชั้นที่อยู่ติดกับระนาบพื้นแข็ง
• คิดเกี่ยวกับสถานที่และวิธีการที่กระแสคืนพื้นดินไหลจริง
• แบ่งพาร์ติชัน PCB ของคุณด้วยส่วนแอนะล็อกและดิจิทัลแยกต่างหาก
• วางส่วนประกอบอย่างถูกต้อง

รายการตรวจสอบการออกแบบสัญญาณผสม

• แบ่งพาร์ติชัน PCB ของคุณด้วยส่วนแอนะล็อกและดิจิทัลแยกต่างหาก
• วางส่วนประกอบอย่างถูกต้อง
• ตั้งพาร์ติชันด้วยตัวแปลง A / D
• อย่าแยกระนาบพื้น ใช้ระนาบทึบหนึ่งอันภายใต้ส่วนอะนาล็อกและดิจิตอลของบอร์ด
• กำหนดเส้นทางสัญญาณดิจิตอลเฉพาะในส่วนดิจิทัลของบอร์ด สิ่งนี้ใช้ได้กับทุกเลเยอร์
• จัดเส้นทางสัญญาณอะนาล็อกเฉพาะในส่วนอะนาล็อกของบอร์ด สิ่งนี้ใช้ได้กับทุกเลเยอร์
• แยกระนาบพลังงานอะนาล็อกและดิจิตอล
• อย่ากำหนดเส้นทางการติดตามข้ามการแยกในระนาบพลังงาน
• ร่องรอยที่ต้องข้ามการแยกระนาบพลังงานต้องอยู่บนชั้นที่อยู่ติดกับระนาบพื้นแข็ง
• คิดเกี่ยวกับสถานที่และวิธีการที่กระแสคืนพื้นดินไหลจริง
• ใช้วินัยการกำหนดเส้นทาง

โปรดจำไว้ว่ากุญแจสำคัญในโครงร่าง PCB ที่ประสบความสำเร็จคือการแบ่งพาร์ติชันและการใช้ระเบียบวินัยการกำหนดเส้นทางไม่ใช่การแยกของระนาบกราวด์ เป็นการดีกว่าที่จะมีระนาบอ้างอิงเพียงอันเดียว (กราวด์) สำหรับระบบของคุณ

(วางจากลิงค์ด้านล่างเพื่อเก็บถาวร)

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

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

ฉันคิดว่าคุณถูกต้อง แต่มีข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมบางประการ จากประสบการณ์ของฉันมันเป็น (เกือบ) ดีกว่าเสมอที่จะมีระนาบกราวน์เดี่ยวสำหรับทั้งระบบดิจิตอลและอะนาล็อก แต่ระวังให้มากเกี่ยวกับการจัดวางองค์ประกอบ แยกดิจิตอลและอนาล็อกออกจากกันและพิจารณาเส้นทางย้อนกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟเสมอ โปรดจำไว้ว่าแม้จะมีระนาบกราวด์ทึบเส้นทางการส่งคืนผ่านระนาบกราวด์จะเป็นไปตามเส้นทางสัญญาณที่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นั่นคือมันจะติดตามการติดตามสัญญาณ แต่บนระนาบกราวด์ สิ่งที่คุณต้องหลีกเลี่ยงคือเส้นทางย้อนกลับของวงจรดิจิตอลที่มีเสียงดังข้ามทางกลับของวงจรอะนาล็อก - หากเกิดเหตุการณ์นี้พื้นวงจรอะนาล็อกของคุณจะมีเสียงดังและไม่มีพื้นดินเงียบสำหรับการอ้างอิงวงจรอะนาล็อกของคุณ

ลองวางแหล่งจ่ายไฟ / วัสดุสิ้นเปลืองของคุณในตำแหน่งดังกล่าวบน PCB ที่เส้นทางกลับไม่ข้าม หากสิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ให้ลองพิจารณาการคืนพื้นอย่างชัดเจนในเลเยอร์อื่น (จำลองโทโพโลยี "ดาว" ที่อธิบายโดย RocketMagnet) แต่ระวังเกี่ยวกับสัญญาณที่ข้ามระหว่างส่วนอะนาล็อกและดิจิตอลตามที่ RocketMagnet อธิบาย สามารถใช้กลไกที่คล้ายกันได้เมื่อ PCB เกือบทั้งหมดเป็นดิจิตอลและมีข้อกำหนดสำหรับพื้นที่อะนาล็อกขนาดเล็กมากเท่านั้น (หรือในทางกลับกัน) ในกรณีนี้ฉันจะพิจารณาที่จะมีกราวด์ดิจิตอลและใช้ coper เติมเลเยอร์อื่นสำหรับอะนาล็อกกราวด์ (สมมติว่าคุณมีเลเยอร์เพียงพอ) พิจารณาว่าเลเยอร์ของคุณซ้อนกันอย่างไรและวางทองแดงลงบนเลเยอร์ที่ใกล้เคียงที่สุดกับวงจรอนาล็อกของคุณ

ใช้ decoupling มากมาย (การผสมผสานของค่า) โดยทั่วไปพื้นที่ทองแดงขนาดใหญ่ที่แสดงบน PCB ด้านบนจะมีน้อยมาก (ยกเว้นทำหน้าที่เป็นฮีตซิงก์) เนื่องจากดูเหมือนว่าจะไม่มีจุดอ่อนใด ๆ ที่อนุญาตให้สัญญาณย้อนกลับข้ามช่องว่างในอีกชั้นหนึ่ง (ระวังว่าซอฟต์แวร์ PCB ไม่ได้ลบจุดอ่อน "ซ้ำซ้อน")

จากประสบการณ์ของฉันสิ่งที่ดีที่สุดคือการเชื่อมต่อระนาบกราวด์ที่คั่นด้วยตัวเหนี่ยวนำ แม้ว่าการออกแบบจะไม่ให้แหล่งพลังงานสำหรับสัญญาณอะนาล็อกเท่านั้น แต่ยังแทรกตัวเหนี่ยวนำในฟีด

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ข้อตกลงประเภทนี้ช่วยให้ฉันปรับปรุงการปฏิเสธเสียงที่เกิดจากวงจรดิจิตอล

อย่างไรก็ตามฉันคิดว่าการออกแบบที่ดีที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชั่นเป็นหลัก