¿Cómo debo conectar AGND y DGND?

La combinación de terrenos digitales y analógicos es un tema bastante polémico, y bien podría desencadenar un debate/argumento. Mucho depende de si su experiencia es analógica, digital, RF, etc. Aquí hay algunos comentarios basados ​​en mi experiencia y conocimiento, que probablemente difieran de otras personas (Soy principalmente señal digital/mixta)

Realmente depende del tipo de frecuencias en las que esté funcionando (E/S digital y señales analógicas). Cualquier trabajo sobre la combinación/separación de tierras será un compromiso: cuanto más altas sean las frecuencias a las que esté operando, menos podrá tolerar la inductancia en sus rutas de retorno a tierra y más relevante será el zumbido (una PCB que oscila a 5 GHz es irrelevante si mide señales a 100Khz). Su objetivo principal al separar los terrenos es mantener los bucles de corriente de retorno ruidosos lejos de los sensibles. Puede hacer esto de varias maneras:

Tierra de estrellas

Un enfoque bastante común, pero bastante drástico, es mantener todos los terrenos digitales/analógicos separados durante el mayor tiempo posible y conectarlos en un solo punto. En su PCB de ejemplo, rastrearía la tierra digital por separado y los uniría en la fuente de alimentación más probable (conector de alimentación o regulador). El problema con esto es que cuando su digital necesita interactuar con su analógico, la ruta de retorno para esa corriente es la mitad del tablero y viceversa. Si es ruidoso, deshace mucho del trabajo de separación de bucles y crea un área de bucle para transmitir EMI en todos los ámbitos. También agrega inductancia a la ruta de retorno a tierra, lo que puede provocar que la placa suene.

Esgrima

Un enfoque más cauteloso y equilibrado para el primero, tiene un plano de tierra sólido, pero intente cercar las rutas de retorno ruidosas con cortes (haga formas de U sin cobre) para persuadir (pero no forzar) las corrientes de retorno para tomar una dirección específica. camino (lejos de bucles de tierra sensibles). Todavía está aumentando la inductancia de la ruta de tierra, pero mucho menos que con una tierra de estrella.

Plano sólido

Acepta que cualquier sacrificio del plano de tierra agrega inductancia, lo cual es inaceptable. Un plano de tierra sólido sirve para todas las conexiones a tierra, con una inductancia mínima. Si está haciendo algo de RF, esta es prácticamente la ruta que debe tomar. La separación física por distancia es lo único que puede usar para reducir el acoplamiento de ruido.

Una palabra sobre el filtrado

A veces, a las personas les gusta conectar una perla de ferrita a diferentes planos de tierra juntos. A menos que esté diseñando circuitos de CC, esto rara vez es efectivo: es más probable que agregue una inductancia masiva y una compensación de CC a su plano de tierra, y probablemente suene.

Puentes A/D

A veces, tiene buenos circuitos donde lo analógico y lo digital se separan muy fácilmente, excepto en un A/D o D/A. En este caso, puede tener dos planos con una línea de separación que pasa por debajo del A/D IC. Este es un caso ideal, donde tiene una buena separación y no hay corrientes de retorno que crucen los planos de tierra (excepto dentro del IC donde está muy controlado).

NOTA: A esta publicación le vendrían bien algunas imágenes, echaré un vistazo y las agregaré un poco más tarde.

De hecho, ha habido una tendencia a alejarse de los planos de tierra divididos y, en cambio, concentrarse en la separación de ubicación Y la consideración de la ruta de corriente de retorno.

• No divida el plano de tierra, use un plano sólido debajo de las secciones analógica y digital de la placa
• Use planos de tierra de área grande para rutas de retorno de corriente de baja impedancia
• Mantenga más del 75 % del área de la placa para el plano de tierra
• Planos de potencia analógicos y digitales separados
• Utilice planos de tierra sólida junto a aviones de poder
• Localice todos los componentes y líneas analógicos sobre el plano de potencia analógico y todos los componentes y líneas digitales sobre el plano de potencia digital
• No dirija las trazas sobre la división en los planos de potencia, a menos que las trazas que deban pasar sobre la división del plano de potencia deban estar en capas adyacentes al plano de tierra sólida
• Piense en dónde y cómo fluyen realmente las corrientes de retorno a tierra
• Particione su PCB con secciones analógicas y digitales separadas
• Coloque los componentes correctamente

Lista de verificación de diseño de señal mixta

• Particione su PCB con secciones analógicas y digitales separadas.
• Coloque los componentes correctamente.
• Montar la partición con los convertidores A/D.
• No divida el plano de tierra. Utilice un plano sólido debajo de las secciones analógica y digital de la placa.
• Dirija las señales digitales solo en la sección digital de la placa. Esto se aplica a todas las capas.
• Dirija las señales analógicas solo en la sección analógica de la placa. Esto se aplica a todas las capas.
• Planos de potencia analógicos y digitales separados.
• No encamine los trazos sobre la división en los planos de potencia.
• Las trazas que deben pasar por encima de la división del plano de potencia deben estar en capas adyacentes al plano de tierra sólida.
• Piense en dónde y cómo fluyen realmente las corrientes de retorno a tierra.
• Utilice la disciplina de enrutamiento.

Recuerde que la clave para un diseño de PCB exitoso es la partición y el uso de la disciplina de enrutamiento, no el aislamiento de los planos de tierra. Casi siempre es mejor tener un solo plano de referencia (tierra) para su sistema.

(pegado de los siguientes enlaces para archivar)

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

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

En mi experiencia, lo que mejor funcionó es conectar planos de tierra separados por un inductor. Incluso si el diseño no proporciona una fuente de energía solo para señales analógicas, también inserte un inductor en la alimentación.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Este tipo de disposición me ha ayudado a mejorar el rechazo del ruido generado por los circuitos digitales.

De todos modos, creo que el diseño óptimo depende en gran medida de la aplicación.

Creo que tienes razón, pero con algunas consideraciones adicionales. En mi experiencia, (casi) siempre es mejor tener un solo plano de tierra tanto para digital como para analógico, pero tenga MUCHO cuidado con la ubicación de los componentes. Mantenga lo digital y lo analógico bien separados y siempre tenga en cuenta las rutas de retorno a la fuente de alimentación. Recuerde que incluso con un plano de tierra sólido, la ruta de retorno a través del plano de tierra seguirá la ruta de la señal lo más cerca posible, es decir, seguirá la traza de la señal, pero en el plano de tierra. Lo que debe evitar es que la ruta de retorno de los circuitos digitales ruidosos cruce la ruta de retorno del circuito analógico; si esto sucede, la tierra de su circuito analógico será ruidosa y, sin una tierra tranquila como referencia, su circuito analógico sufrirá.

Intente colocar su fuente de alimentación/suministros en una posición tal en la PCB que las rutas de retorno no se crucen. Si esto es imposible, considere colocar un retorno de tierra explícito en otra capa (emula la topología de "estrella" descrita por RocketMagnet), pero tenga cuidado con las señales que se cruzan entre las secciones analógica y digital, como explicó RocketMagnet. Se puede usar un mecanismo similar cuando casi toda la PCB es digital y solo se requiere un área de tierra analógica muy pequeña (o viceversa). En este caso, consideraría tener una conexión a tierra digital y usar un relleno de cobre en otra capa para la conexión a tierra analógica (suponiendo que tenga suficientes capas). Considere cómo se apilan sus capas y coloque el relleno de cobre en la capa más cercana a su circuito analógico.

Use mucho desacoplamiento (mezcla de valores). Por cierto, las grandes áreas de cobre que se muestran en la PCB de arriba harán muy poco (excepto actuar como un disipador de calor) porque no parece haber ninguna vía para permitir que las señales de retorno crucen los espacios en otra capa. (¡Cuidado con que el software de PCB no elimine las vías "redundantes"!)