PCB con mixto analógico y digital

Estoy en el proceso de diseñar una nueva PCB ADC\DAC con una interfaz digital y una interfaz analógica. He intentado separar los diferentes terrenos en mi circuito para reducir el ruido tanto como sea posible, pero no estoy seguro de si lo que estoy haciendo es correcto. Por favor vea el diagrama de abajo

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He intentado asegurarme de que todos los GND se devuelvan a través de un solo retorno: anGND -> GND -> GND RETURN 1\2.

  • ¿Debo separar mi GND digital (enrutarlo a GND Return 1) de mi tierra analógica (enrutar anGND a GND return 2)? NOTA GND Return 1 y 2 están conectados directamente en la fuente.
  • ¿Debo darle a mi LDO de +/- 12V una tierra diferente?
  • ¿Debo darle a mi +5Vadda LDO una conexión a tierra separada?
  • ¿Debo incorporar un GND "digital" adicional para +5.3V DC\DC?

En diseños anteriores, hemos usado el mismo DC\DC +3.3V->+1.1V y no hemos separado los terrenos digital y analógico y ha funcionado bien. ¿Aquí crees que debería separarlos? En caso afirmativo, ¿qué motivos recomendaría? ¿Qué otras recomendaciones tienes?

No estoy seguro de por qué no se puede ver mi diagrama anterior. Lo he vuelto a insertar a continuación como un jpg:

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Cambié el diseño ligeramente como se muestra a continuación:

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Respuestas (1)

Pues yo no veo ningún diagrama pero por lo que he aprendido:

  • solo proporcione una ruta única para una corriente, por lo tanto, no conecte diferentes tierras en diferentes lugares
  • con conexión a tierra analógica y digital, conéctelos en un solo punto debajo del convertidor AD o DA
  • dependiendo del diseño, simplemente haga un cortocircuito a tierra en este punto o use uno o más capacitores para bloquear la CC pero permita la CA
  • para diferentes voltajes use un solo plano de tierra y distribuya condensadores amortiguadores (normalmente grupos de 3 partes en paralelo como 100n, 10n, 1n para mejorar la respuesta de frecuencia) sobre su diseño (hay algunos programas comerciales de cálculo donde colocarlos, pero cuando coloca 5-6 grupos para cubrir el área total y luego colocar algunos más cerca de las principales fuentes y sumideros... eso debería ser suficiente en muchos casos) --> si su diseño necesita cálculos más precisos, necesita profundizar en la literatura y los cursos, entonces realmente necesitas invertir tiempo y dinero

PD: separar la tierra digital y analógica es una medida para reducir el ruido y tal influencia en la precisión del adc. Necesita esto si mide diferencias de señal muy bajas y entra en juego al hacer tasas de conversión rápidas con señales rápidas. si solo desea distinguir 1 V CC o 2 V CC, ... tal vez sea un exceso de ingeniería.

La segregación de componentes sensibles y ruidosos en diferentes áreas del mismo plano de tierra para que las corrientes ruidosas de uno no fluyan debajo del otro es una práctica moderna. Es muy fácil empeorar las cosas al separar motivos que si lo hicieras sin pensar. Nunca pases un rastro sobre un hueco en los planos.
schnedan, muchas gracias por tu comentario. He incorporado un ADC de 1 MSPS de 20 bits, por lo que creo que necesito todas las metodologías que pueda para reducir el ruido tanto como sea posible.
Sí, con 20 bits, 1-MSPS ADC, ciertamente se encuentra en un rango donde el diseño es importante. Luego, también optaría por al menos un diseño de 4 capas para que pueda enrutar las señales de datos en las capas internas. También recomendaría aplicar reglas de buenos diseños de HF como minimizar vías, sin esquinas de 90 °, igual longitud de todas las señales, distancias iguales entre todas las señales de datos,... Y si planea operar el circuito en un entorno con otro eléctrico campos, piense en una solución de blindaje, por ejemplo, una jaula de metal.
schnedan, ¿crees que mis GND para mis LDO son correctos o deberían cambiarse?
Primero, creo que puede reemplazar los LDO de +-12 V solo con los circuitos de filtro apropiados, si su intención es simplemente aplanar el voltaje. lo mismo para esa etapa de 5V->5.3V-5V que parece ser innecesaria además de cambiar de tierra digital a analógica. Además, un margen de solo 0,3 V para el LDO es estrecho. En un primer intento, optaría por deshacerme de los LDO y solo tendría 3 Grounds: uno que cubre la interfaz analógica e incluye los DAC, uno para la interfaz e incluye los ADC y un tercero (sucio ) para la parte digital y los convertidores CC/CC. Aplicar filtros ondulados para suministro "analógico"
schnedan, muchas gracias por tu respuesta. Estoy en la etapa de enrutamiento de mi PCB y ahora estoy planificando las conexiones de los planos GND. Como puede ver en el diagrama, he conectado LDO de +/- 12V al LTaGND. Sin embargo, ¿tal vez sería mejor conectarlo al plano anGND? ¿o no hará la diferencia? En su respuesta, mencionó separar el DAC GND y el ADC GND. ¿Qué tan crítico cree que es esto? Como se muestra en el diagrama, ¡los conecté a ambos al anGND?
No puedo pensar en una buena razón por la cual un LTaGND separado sería un beneficio en primer lugar. Si el DC/DC tiene una salida limpia, no debería haber diferencia y si no está limpio, el gnd separado no lo arreglará. Como los DAC pueden introducir bastantes picos de corriente, es posible que desee separar esto del ADC. Y desea mantener alejado el ruido digital y de conmutación de ambos: ADC y DAC, por lo que al menos 3 GND o como solución máxima: una tierra por ADC y una tierra por DAC (que debería minimizar la diafonía...) + el digital/ suministro de tierra
@schnedan: Acerca de esos ángulos de 90 grados... Están perfectamente bien, excepto cuando no lo están, en cuyo caso las curvas de 45 grados no son mejores.
@JRE obtenga un reflectómetro en el dominio del tiempo y pruebe una traza de 90 ° y 45 ° ... hay una gran diferencia
Lea el enlace y los enlaces en la respuesta. La gente hizo exactamente eso y descubrió que dos curvas de 45 grados eran tan malas como una curva de 90 grados para aquellos casos en los que importaba. Son frecuencias superiores a 2,5 GHz y tiempos de subida relacionados. Y no importa en las placas FR4.
@JRE es correcto aconsejar incluso evitar los de 45 ° si es posible ... Y desde mi experiencia personal, establecería el límite de frecuencia aún más bajo, por ejemplo, los adaptadores de medición para un NWA deben ser mucho mejores incluso a 250 MHz ... :- )
@DKNguyen: "Es muy fácil empeorar las cosas al separar los terrenos que si lo hicieras sin pensar". - Además de "Nunca pase un rastro sobre un espacio en los planos", ¿de qué manera la separación de los planos GND empeora las cosas si uno tiene mucho cuidado de conectar todos los GND en un solo punto de retorno (como lo he hecho - vea el diagrama)?
@shmueld Piense en el bucle que debe hacer la corriente cuando la corriente de retorno no puede viajar directamente debajo de la señal/traza de potencia (para el bucle más pequeño) porque la traza de la señal saltó sobre un espacio en el plano de tierra. ¿Qué sucede cuando la corriente de retorno golpea el espacio del plano de tierra? Debe salir por debajo del rastro de la señal, llegar al puente del plano de tierra y luego intentar regresar debajo del rastro de la señal. Eso es un gran bucle. El problema no tiene nada que ver con "conectar cuidadosamente todos los GND en un solo punto".
Star Ground es un intento de lidiar con el ruido que contamina el plano de tierra, y en un intento de lidiar con él dividiendo los planos, no aborda el problema al que me refiero.
analog.com/en/technical-articles/… , nxp.com/docs/en/supporting-information/TN00009.pdf , ... solo busca un poco en Google. la mayoría de estas guías son consistentes; creo que encontrará confirmados la mayoría de los buenos consejos que se indican aquí
Alguien acaba de señalar el siguiente artículo que TAMBIÉN parece relevante... hottconsultants.com/techtips/split-gnd-plane.html
1 MSPS adc es bastante lento aún, no me preocuparía demasiado.
Para un dispositivo con un suministro dual (sin conexión a tierra), ¿es correcto decir que la corriente que ingresa al dispositivo encontrará su retorno a tierra a través del voltaje de suministro negativo de regreso a su CC-CC y luego a la conexión a tierra? a ese DC-DC?
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