¿Por qué exactamente se desaconseja separar el plano de tierra?

Las corrientes de retorno de alta frecuencia quieren seguir las corrientes de salida debido a la inductancia.

Si obligas a las corrientes de retorno a tomar un camino diferente, suceden un par de cosas malas.

1. Creas un bucle que puede recibir y transmitir interferencias magnéticas.
2. Introduce una inductancia adicional en la ruta de la señal que puede reducir la integridad de la señal.

Tenga en cuenta que las señales digitales con flancos rápidos pueden producir fuertes picos de alta frecuencia incluso si la velocidad de conmutación es baja.

Tenga en cuenta también que la ruta de salida no siempre puede incluir solo pistas, puede estar dentro de un componente. Incluso si un componente tiene clavijas de tierra y alimentación analógica y digital separadas, es probable que algunas señales crucen el límite dentro del chip.

OTOH a bajas frecuencias, las corrientes toman caminos determinados principalmente por la resistencia. Por lo tanto, dividir los planos puede ser una técnica útil para influir en el camino que toman las corrientes de retorno y evitar la impedancia compartida.

Si tiene exactamente un lugar donde las señales cruzan el límite de la señal mixta, entonces dividir el plano tiene mucho sentido, obliga a las corrientes de retorno analógicas a permanecer en el lado analógico y a las corrientes de retorno digitales a permanecer en el lado digital.

Si tiene varios lugares donde las señales deben cruzar el límite de la señal mixta (es decir, múltiples ADC, múltiples chips de interruptores analógicos, etc.), entonces los beneficios de la división se vuelven mucho más cuestionables. Cada chip de señal mixta necesita una conexión entre los dos planos, pero una vez que coloca varias conexiones entre los planos, pierde muchos de los beneficios de dividirlos en primer lugar.

El razonamiento es muy similar a la tendencia a alejarse de los motivos divididos entre digital y analógico. Se trata de la corriente de retorno

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 por encima de 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

La prioridad número 1 es colocar las cosas en el lugar correcto de su tablero.

Por ejemplo, si tiene el conector de entrada de alimentación a la izquierda, el controlador del motor y sus conectores de salida a la derecha, y los bits analógicos sensibles en el medio, ha tenido un mal comienzo.

Es mejor colocar el conector de alimentación justo al lado de las salidas de alta corriente, lo que hace que las corrientes altas fluyan naturalmente de una manera que facilita su trabajo.

Además, lo mejor en mi opinión es usar planos divididos (AGND, DGND), luego colocar todos los componentes en el plano correspondiente y, al final, eliminar la división y convertirla en un plano de tierra sólida. Esto te obliga a hacer una buena colocación.

Por lo demás, esta pregunta es más o menos la misma, aconsejo leer las respuestas.

Este es un tema difícil a menudo con información contradictoria. Un ejemplo común donde surge esto es cuando se coloca el cobre para convertidores de analógico a digital. A menudo, las hojas de datos especifican mantener el retorno de tierra analógico separado de la parte digital y unirlos solo en un punto. Las hojas de datos a menudo especifican que la precisión especificada solo se puede lograr cuando el chip se conecta a tierra de esta manera.

Si toda la placa fuera un chip AtoD, esto sería fácil, pero cuando comienza a mezclar DtoA, amplificadores operacionales, comparadores y circuitos digitales, esto rápidamente se vuelve poco práctico.

No repetiré lo que otros han dicho sobre las buenas prácticas de diseño. Similar a las resistencias en paralelo, la corriente fluirá en el camino de menor resistencia. A alta frecuencia, la inductancia de las placas puede contribuir con una reactancia significativa. La ruta de menor reactancia para la corriente de retorno estaría justo debajo de la traza de la señal en el plano de tierra.

Cuando hay espacios en el plano de tierra, la corriente de retorno tiene que tomar un camino más largo de regreso a la fuente, lo que da como resultado un bucle más grande y una inductancia más alta.

Para obtener información más detallada sobre este tema, recomendaría Ingeniería de compatibilidad electromagnética de Henry W. Ott. Es la biblia en EMC.