So implementieren Sie eine analoge Masseebene

Erstens brauchen Sie wahrscheinlich keine isolierten Gründe. Es wird verwendet, wenn der Rückstrom einen problematischen Offset (hohe Ströme), breite parallele Datenbusse, schnelle Anstiegs-/Abfallzeiten (Schließdiagramme) und antennenähnliche Kupfergüsse erzeugt. Verwenden Sie gute Entkopplungspraktiken und machen Sie sich keine Sorgen, bis es bricht.

Andernfalls ist das nächste, was Sie versuchen sollten, eine direkte Verbindung ohne zusätzliche Impedanzen/Filterung. Verbinden Sie AGND und GND nur an einer Stelle mit relativ dicken (dh: niederinduktiven) Leiterbahnen, am Netzteil. Dies wird manchmal als Sternerde bezeichnet, wenn mehrere isolierte Erdungen verbunden werden. Es stellt sicher, dass die Rückströme von einigen Komponenten nicht zu einer Offset-Spannung für andere Komponenten beitragen. Rauschen kommt nicht nur von der Senke, sondern auch von der Quelle: Wenn Sie sich die Mühe machen, Erdungen zu isolieren, isolieren, filtern und verbinden Sie auch die entsprechenden Spannungsschienen. Dies ist so einfach wie das Entkoppeln (zur richtigen Masse – denken Sie daran, dass Kappen Rauschen übertragen) mit Kappen zur Masse und, falls erforderlich, Ferritperlen oder Induktoren zwischen Äquipotentialschienen.

Untersuchen Sie die Rückstromgeometrie, bevor Sie das Erdungssystem weiter modifizieren.

Ich habe diese Technik schon einmal verwendet (auf 4 Ebenen, nicht 2, aber sie hält immer noch), und ich habe mehrere Vor- und Nachteile dabei festgestellt. Worüber sie speziell sprechen, ist eine Insel aus Masseebene, die nicht GND, sondern AGND ist, die an einem einzigen Punkt mit GND verbunden ist, möglicherweise über eine kleine Impedanz. Ich bin mir nicht sicher, ob der ATMEL einen separaten AGND-Pin hat, aber unser dsPIC hat es getan. In diesem Fall gibt es keine Verbindung, sondern eine Induktivität zwischen VCC und AVCC, und die Umgehung sollte niemals von VCC zu AGND oder von AVCC zu GND übergehen. Alle analogen Signale sind auf AGND bezogen (dh Voltteiler, Anti-Aliasing-Kappen usw.). Der springende Punkt ist, zu verhindern, dass all die Rauschen erzeugenden digitalen Schaltungen Ihre analogen Schienen verschmutzen.

In Bezug auf die Implementierung ihrer Technik sagen sie nur, dass die Ausdehnung dieser AGND-Insel ungefähr diese Ecke des Mikros sowie alle Umgehungen zwischen AVCC und AGND und Ihren analogen Messschaltungen umfassen würde. Es muss sich nicht bis zu Eingangsanschlüssen für Spannungsmessungen usw. erstrecken, sondern mindestens bis zum Low-Side-Widerstand Ihres Spannungsteilers und der Antialiasing-Kappe sowie zu allen analogen Eingangsverstärkern und deren Netzteilen. Mit AVCC beziehe ich mich auf den VCC, nachdem er von der Induktivität gefiltert wurde.

Wir experimentierten mit verschiedenen Impedanzen, die GND und AGND verbanden, und stellten fest, dass ein 10-Ohm-Widerstand gut funktionierte, um das Rauschen auf der digitalen Masse zu isolieren. Wenn die Impedanz zu hoch ist, wird das Mikro nicht glücklich, weil es auf beiden Massen das gleiche Gleichspannungspotential erwartet. In unserem Fall hatten wir einen separaten rauscharmen LDO, der das AVDD speiste, und einen leistungsstarken, rauschenden Abwärtswandler, der die vielen Geräte auf dem digitalen VDD speiste. Die Isolierung, die Sie erreichen würden (um zu verhindern, dass das laute digitale Zeug Ihre analogen Schienen verschmutzt), ist mit nur einer Induktivität und einer separaten Erdungsinsel geringer, als dieses Datenblatt andeutet, aber es ist viel einfacher zu implementieren.

Ein einfacher Test, um zu überprüfen, ob Sie Ihr analoges Schienenrauschen verbessern, besteht darin, Ihren ADC zu verwenden, um einen DC-Wert umzuwandeln, und die Rohmessungen in einem Histogramm darzustellen oder eine stdev in Excel durchzuführen. In einer perfekten/rauschfreien Welt hätten Sie keine Abweichung bei dieser Messung, aber in der realen Welt haben Sie eine gewisse Abweichung proportional zu Ihrem Rauschpegel.

Ich stimme Nathans 10 nicht zu$\Omega$Widerstand. Masse ist heilig und sollte Masse sein, also so wenig Spannungsunterschiede wie möglich. Wenn Ihre analoge Schaltung 3 mA verbraucht, hat Ihre analoge Masse bereits einen Offset von 30 mV.

Ich stimme einer einfachen Verbindung zwischen den beiden Masse zu, aber dann über eine Ferritperle.