Bagaimana saya menghubungkan AGND dan DGND

Saya telah membaca tentang pentanahan dalam sistem sinyal campuran. Apakah saya benar bahwa yang terbaik adalah mengelompokkan elemen analog dan digital dan kemudian memiliki satu bidang tanah, selama rute digital tidak melewati bagian analog, dan rute analog tidak melewati bagian digital?

Bagian yang disorot pada gambar kiri menunjukkan ground analog dan yang kanan menyoroti ground digital untuk sirkuit yang sama. Komponen di sisi kanan adalah MCU 80 pin dengan konverter ADC 3 sigma-delta.

Apakah lebih baik

1. biarkan AGND dan DGND diikat pada ADC MCU
2. hubungkan DGND dan AGND melalui induktor / resistor
3. punya satu ground-plane (DGND = AGND)?

PS ketika saya membaca tujuannya adalah untuk mencegah DGND mengganggu AGND, saya mendefinisikan ground-plane sebagai AGND

Menggabungkan dasar digital dan analog adalah masalah yang cukup kontroversial, dan mungkin akan memicu perdebatan / argumen. Banyak hal tergantung pada apakah latar belakang Anda adalah analog, digital, RF dll. Berikut adalah beberapa komentar berdasarkan pengalaman dan pengetahuan saya, yang mungkin berbeda dari orang lain (saya kebanyakan digital / sinyal campuran)

Ini benar-benar tergantung pada frekuensi apa yang Anda jalankan (I / O digital dan sinyal analog). Pekerjaan apa pun yang menggabungkan / memisahkan akan menjadi pekerjaan dalam kompromi - semakin tinggi frekuensi Anda beroperasi, semakin sedikit Anda dapat mentoleransi induktansi di jalur pengembalian tanah Anda, dan dering yang lebih relevan adalah (PCB yang berosilasi pada 5GHz). tidak relevan jika mengukur sinyal pada 100KHz). Tujuan utama Anda dengan memisahkan alasan adalah untuk menjaga loop arus balik yang berisik jauh dari yang sensitif. Anda dapat melakukan salah satu dari beberapa cara ini:

Ground Star

Pendekatan yang cukup umum, tetapi cukup drastis adalah untuk menjaga semua alasan digital / analog terpisah selama mungkin dan menghubungkannya bersama pada satu titik saja. Pada contoh PCB Anda, Anda akan melacak di tanah digital secara terpisah dan bergabung dengan mereka di feed daya yang paling mungkin (konektor daya atau regulator). Masalah dengan ini adalah ketika digital Anda perlu berinteraksi dengan analog Anda, jalur pengembalian untuk arus itu adalah setengah di seluruh papan dan kembali lagi. Jika berisik, Anda membatalkan banyak pekerjaan dalam memisahkan loop dan Anda membuat area loop untuk menyiarkan EMI di seluruh papan. Anda juga menambahkan induktansi ke jalur pengembalian tanah yang dapat menyebabkan dering papan.

Pagar

Pendekatan yang lebih hati-hati dan seimbang untuk yang pertama, Anda memiliki bidang tanah yang solid, tetapi cobalah untuk pagar di jalur kembali berisik dengan cut out (membuat bentuk U tanpa tembaga) untuk membujuk (tetapi tidak memaksa) kembali arus untuk mengambil spesifik path (jauh dari loop tanah sensitif). Anda masih meningkatkan induktansi jalur tanah, tetapi jauh lebih sedikit dibandingkan dengan bintang tanah.

Pesawat Padat

Anda menerima bahwa setiap pengorbanan dari bidang tanah menambah induktansi, yang tidak dapat diterima. Satu pesawat ground yang solid melayani semua koneksi ground, dengan induktansi minimal. Jika Anda melakukan sesuatu RF, ini adalah rute yang harus Anda ambil. Pemisahan fisik dengan jarak adalah satu-satunya hal yang dapat Anda gunakan untuk mengurangi noise coupling.

Sepatah kata tentang pemfilteran

Kadang-kadang orang suka menempatkan manik ferit terhubung ke pesawat tanah yang berbeda bersama-sama. Kecuali jika Anda mendesain sirkuit DC, ini jarang efektif - Anda lebih cenderung menambah induktansi besar dan offset DC ke bidang ground Anda, dan mungkin berdering.

A / D Bridges

Terkadang, Anda memiliki sirkuit yang bagus di mana analog dan digital dipisahkan dengan sangat mudah kecuali pada A / D atau D / A. Dalam hal ini, Anda dapat memiliki dua pesawat dengan garis pemisah yang berjalan di bawah A / D IC. Ini adalah kasus yang ideal, di mana Anda memiliki pemisahan yang baik dan tidak ada arus balik yang melintasi bidang tanah (kecuali di dalam IC yang sangat terkontrol).

CATATAN: Posting ini bisa dilakukan dengan beberapa gambar, saya akan melihat-lihat dan menambahkannya sedikit nanti.

Sebenarnya ada kecenderungan menjauh dari pesawat ground split dan bukannya berkonsentrasi pada pemisahan penempatan DAN pertimbangan untuk jalur arus balik.

• Jangan membagi bidang tanah, gunakan satu bidang padat di bawah bagian analog dan digital papan
• Gunakan bidang bidang tanah yang luas untuk jalur balik arus impedansi rendah
• Menyimpan lebih dari 75% area papan untuk bidang tanah
• Pisahkan bidang daya analog dan digital
• Gunakan bidang tanah padat di sebelah bidang daya
• Temukan semua komponen dan garis analog di atas bidang daya analog dan semua komponen dan garis digital di atas bidang daya digital
• Jangan merutekan jejak di atas pemisahan dalam bidang daya, kecuali jika jejak yang harus melewati bidang daya harus berada di lapisan yang berdekatan dengan bidang tanah padat
• Pikirkan di mana dan bagaimana arus balik tanah benar-benar mengalir
• Partisi PCB Anda dengan bagian analog dan digital yang terpisah
• Tempatkan komponen dengan benar

Daftar periksa desain sinyal campuran

• Partisi PCB Anda dengan bagian analog dan digital yang terpisah.
• Tempatkan komponen dengan benar.
• Mengangkang partisi dengan konverter A / D.
• Jangan membelah bidang tanah. Gunakan satu bidang padat di bawah bagian analog dan digital papan.
• Rute sinyal digital hanya di bagian digital papan. Ini berlaku untuk semua lapisan.
• Merutekan sinyal analog hanya di bagian analog papan. Ini berlaku untuk semua lapisan.
• Pisahkan bidang daya analog dan digital.
• Jangan merutekan jejak di atas perpecahan di bidang daya.
• Jejak yang harus melewati perpecahan bidang tenaga harus pada lapisan yang berdekatan dengan bidang tanah padat.
• Pikirkan di mana dan bagaimana arus balik tanah benar-benar mengalir.
• Gunakan disiplin routing.

Ingat kunci tata letak PCB yang sukses adalah mempartisi dan menggunakan disiplin rute, bukan isolasi bidang-bidang darat. Hampir selalu lebih baik hanya memiliki satu bidang referensi (ground) untuk sistem Anda.

(disisipkan dari tautan di bawah untuk pengarsipan)

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

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

Saya pikir Anda benar, tetapi dengan beberapa pertimbangan tambahan. Dalam pengalaman saya, (hampir) selalu lebih baik untuk memiliki satu bidang tanah untuk digital dan analog, tetapi SANGAT hati-hati tentang penempatan komponen. Pisahkan digital dan analog dengan baik dan selalu pertimbangkan jalur pengembalian ke catu daya. Ingat bahwa bahkan dengan bidang tanah yang kokoh, jalur balik melalui bidang tanah akan mengikuti jalur sinyal sedekat mungkin, yaitu akan mengikuti jejak sinyal, tetapi di bidang tanah. Yang harus Anda hindari adalah jalur balik dari sirkuit digital berisik yang melintasi jalur balik dari sirkuit analog - jika ini terjadi maka tanah untuk sirkuit analog Anda akan berisik dan tanpa tanah yang tenang untuk referensi sirkuit analog Anda akan menderita.

Coba letakkan catu daya / catu daya Anda di posisi sedemikian rupa pada PCB sehingga jalur balik tidak menyilang. Jika ini tidak mungkin, maka pertimbangkan untuk meletakkan ground return secara eksplisit pada layer lain (meniru topologi "bintang" yang dijelaskan oleh RocketMagnet) tetapi hati-hati dengan sinyal yang melintasi antara bagian analog & digital seperti yang dijelaskan oleh RocketMagnet. Mekanisme serupa dapat digunakan ketika hampir semua PCB adalah digital dan hanya ada persyaratan untuk area ground analog yang sangat kecil (atau sebaliknya). Dalam hal ini saya akan mempertimbangkan memiliki tanah digital dan menggunakan coper fill pada lapisan lain untuk tanah analog (dengan asumsi Anda memiliki lapisan yang cukup). Pertimbangkan bagaimana lapisan Anda menumpuk dan meletakkan isian tembaga pada lapisan terdekat dengan sirkuit analog Anda.

Gunakan banyak decoupling (campuran nilai). By the way, area besar tembaga yang ditunjukkan pada PCB di atas akan melakukan sangat sedikit (kecuali bertindak sebagai heat-sink) karena tampaknya tidak ada vias untuk memungkinkan sinyal kembali untuk melintasi celah di lapisan lain. (Perhatikan bahwa perangkat lunak PCB tidak menghapus vias "redundan"!)

Dalam pengalaman saya, apa yang paling berhasil adalah menghubungkan pesawat ground yang dipisahkan oleh induktor. Bahkan jika desain tidak menyediakan sumber daya hanya untuk sinyal analog, masukkan juga induktor ke dalam umpan.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jenis pengaturan ini telah membantu saya meningkatkan penolakan kebisingan yang dihasilkan oleh sirkuit digital.

Bagaimanapun, saya berpikir bahwa desain optimal sangat tergantung pada aplikasi.