Ich möchte ein Board erstellen, das sowohl digitale Hochgeschwindigkeitskomponenten (insbesondere das SAM3X8E - von Arduino DUE) als auch eine analoge Audioschaltung enthält.
Die analogen Teile waren ursprünglich ein Schild zum Arduino. Der Grund, warum ich ein Mixed-Mode-Board erstellen möchte, um die beiden Schaltkreise zu einem zu kombinieren, liegt darin, dass ich früher viel Rauschen hatte. Nach der Suche schlugen die Leute vor, dass dies Rauschen von der digitalen Schaltung ist und ich die Platine neu erstellen muss.
Dies ist ein Link zur ursprünglichen Frage. Dort finden Sie auch ein Bild des Schaltplans des Schildes. Richtige Entkopplung
Meine Frage ist, wie erde ich das Ganze. Ich habe in Threads wie diesen viele verschiedene Ansätze gesehen: Wie sollte ich AGND und DGND (LINK 1) verbinden? Sternpunkt in Schaltplänen (LINK 2) Warum ist für die Erdung des PCB-Layouts mit mehreren ADC-Schaltungen "Einzelpunkterdung" wichtig?
Single-Point-Ground-Imp (LINK 3) Benötige ich also unterschiedliche GND-Ebenen für digital und analog? Ich habe überlegt, den "Star Ground Approach" zu verwenden, aber der erste Link sagte, dass er am wenigsten effizient ist. Trevor_G sagte auch (im zweiten Link): "Für diese Art von Schaltung sind integrierte einzelne Masse- und Stromversorgungsebenen mit entsprechendem Layout, um die Signalschleifen so kurz wie möglich zu halten, viel besser." Also habe ich nur eine gemeinsame Masseebene?
Lesen Sie dann diese beiden Richtlinien: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450 http://www.hottconsultants.com/techtips/split-gnd-plane.html
Ich fand heraus, dass eine GND-Ebene alles ist, was benötigt wird. Aber vieles war unklar und verlor sich in der Theorie. Muss ich zum Beispiel die beiden Ebenen trennen? Wenn ja, müssen sie sich an einem Ort anmelden? Muss ich die beiden Flugzeuge "schneiden"? Wenn ja, wo genau schneide ich? Was passiert, wenn die analogen Signale auf die digitale Seite der Platine gelangen? Wie wenn die analogen Informationen in den ADC des Mikrocontrollers gelangen? Wenn es tatsächlich einen Schnitt gibt, wie soll ich die Spuren verlegen? Wie gestalte ich im Allgemeinen die GND-Schicht?
Was ich tun werde: *Halten Sie die digitalen Teile von den analogen Teilen fern - obere Kupferschicht (danke, peufeu!) *Verwenden Sie zwei Regler, einen für die digitale Seite und einen für die analoge Seite gleiche Fläche wie die analoge Seite (auf allen Layern)
Eine zusätzliche Frage: * Ich habe im Stackexchange-Link 3 gesehen, um die Stromquellen auf der digitalen Seite des Boards zu halten. Dazu gehört auch der analoge Regler? Aber die analoge Leistungsspur muss durch die digitale Seite gehen ... Aber wenn das analoge Signal in den ADC des Mikrocontrollers eintritt, dann tritt das analoge Signal auch in die digitale Seite ein. Ist es also unmöglich, sie zu trennen?
Ich habe nicht jeden von Ihnen gesendeten Link nachverfolgt, aber hier sind einige grundlegende Regeln, die Ihnen helfen sollten. Beachten Sie, dass einige Leute Sie anders führen werden, einige behaupten, unterschiedliche Grundebenen zu behalten und sie an einem einzigen Punkt zu verbinden. Das ist möglich, aber meiner Meinung nach viel schwieriger, da es wichtiger ist, sicherzustellen, dass alle schnellen Signale ausnahmslos eine Masseebene unter sich haben. Getrennte Masseebenen sind nur in der Leistungselektronik sinnvoll, wo Sie ohne die Trennung Probleme mit Masseprellen verursachen könnten. Für schnelle digitale Systeme sind Entkopplung und gute Masseebenen wichtiger.
Um dies zu verstehen, denken Sie an Impedanz bei hohen Frequenzen in Kombination mit Rückwegen durch den Weg des geringsten „Widerstands“ (=Impedanz).
Ein schnelles Signal hat seinen Rückweg direkt unter der Leiterbahn auf der Masseebene. Egal, welches dicke, fette Kupfer Sie woanders haben könnten. Wenn dieser Rückweg durch geteilte Leistungsebenen oder aus anderen Gründen unterbrochen wird, folgt das Signal nicht der kleinsten Schleife, um zurückzukehren, sondern erzeugt stattdessen große Schleifen, die strahlen. Gleiches gilt für die Stromversorgung schneller Geräte. Wenn Sie diese nicht richtig entkoppeln, indem Sie Keramikkappen sehr nahe an den Stromanschlüssen platzieren oder keine Durchkontaktierungen mit niedriger Induktivität zur Masseebene haben, haben Sie das gleiche Problem mit Strompfaden.
Abgesehen davon ist es gut, analoges und digitales Zeug so weit wie möglich getrennt zu halten und auch digitale und analoge Spuren senkrecht zueinander zu führen. Wenn Sie Schaltnetzteile für analoge Schaltungen haben, lassen Sie sie ja auf dem digitalen Teil, lassen Sie sie dann filtern (RC, LC oder LDO) und zu einer anderen Ebene oder einem anderen Bereich durchleiten.
Das Mischen von Analog und Digital ist nicht so schlimm, wenn Sie gutes Design zur Vermeidung von EMV-Problemen verstehen.
Trevor_G
Peter Schmidt