Cómo implementar un plano de tierra analógico

Primero, probablemente no necesite terrenos aislados. Se utiliza cuando la corriente de retorno produce una compensación problemática (corrientes altas), buses de datos paralelos amplios, tiempos rápidos de subida/bajada (diagramas de ojo cerrado) y vertidos de cobre [similares a antenas]. Use buenas prácticas de desacoplamiento y no se preocupe hasta que se rompa.

De lo contrario, lo siguiente que debe intentar es una conexión directa, sin impedancias/filtrado adicionales. Conecte AGND y GND en un solo punto con trazas relativamente gruesas (es decir, baja inductancia), en la fuente de alimentación. Esto a veces se denomina tierra en estrella cuando se conectan varias tierras aisladas. Garantiza que las corrientes de retorno de algunos componentes no contribuyan a un voltaje de compensación para otros componentes. El ruido proviene no solo del sumidero, sino también de la fuente: si se molesta en aislar las tierras, aísle, filtre y conecte también los rieles de voltaje respectivos. Esto es tan simple como desacoplar (a la tierra correcta; recuerde que las tapas transmiten ruido) con tapas a tierra y, si es necesario, cuentas de ferrita o inductores entre rieles equipotenciales.

Estudie la geometría de la corriente de retorno antes de seguir modificando el sistema de tierra.

He usado esta técnica antes (en 4 capas, no en 2, pero aún se mantiene), y encontré varias ventajas y desventajas al hacer esto. De lo que están hablando específicamente es de una isla de plano de tierra que no es GND, sino AGND, que está vinculado a GND en un solo punto, posiblemente a través de una pequeña impedancia. No estoy seguro si el ATMEL tiene un pin AGND separado, pero nuestro dsPIC sí. En este caso no hay conexión sino un inductor entre VCC y AVCC, y el bypass nunca debe cruzar de VCC a AGND, o de AVCC a GND. Todas las señales analógicas están referenciadas a AGND (es decir, divisores de voltios, tapas antisolapamiento, etc.). El objetivo es evitar que todos los circuitos digitales que crean ruido ensucien los rieles analógicos.

En cuanto a la implementación de su técnica, solo dicen que la extensión de esta isla AGND abarcaría aproximadamente esta esquina del micro, así como también todas las derivaciones entre AVCC y AGND y sus circuitos de medición analógicos. No tiene que extenderse hasta los puertos de entrada para mediciones de voltaje, etc., pero al menos hasta la resistencia del lado bajo de su divisor de voltios y tapa antisolapamiento, así como cualquier amplificador de entrada analógica y sus fuentes de alimentación. Por AVCC, me refiero al VCC después de ser filtrado por el inductor.

Experimentamos con diferentes impedancias que conectaban GND y AGND, y encontramos que una resistencia de 10 ohmios funcionaba bien para aislar el ruido en la tierra digital. Si la impedancia es demasiado alta, el micro no estará contento porque espera el mismo potencial de CC en los dos terrenos. En nuestro caso, teníamos un LDO separado de bajo ruido que alimentaba el AVDD y un convertidor reductor ruidoso de alta potencia que alimentaba los muchos dispositivos en el VDD digital. El aislamiento que lograría (para evitar que las cosas digitales ruidosas contaminen sus rieles analógicos) es menor con solo un inductor y una isla de tierra separada como sugiere esta hoja de datos, pero es mucho más simple de implementar.

Una prueba simple para verificar si está mejorando el ruido de su riel analógico es usar su ADC para convertir un valor de CC y trazar las mediciones sin procesar en un histograma o hacer un stdev en Excel. En un mundo perfecto/libre de ruido, no tendría ninguna variación en esta medida, pero en el mundo real tiene una cierta cantidad de variación proporcional a sus niveles de ruido.

No estoy de acuerdo con los 10 de Nathan.$\Omega$resistor. La tierra es sagrada y debe ser tierra, es decir, la menor diferencia de voltaje posible. Si su circuito analógico disipa 3 mA, su conexión a tierra analógica ya tendrá una compensación de 30 mV.

Estoy de acuerdo con una sola conexión entre los dos terrenos, pero luego a través de una perla de ferrita.