Wie soll ich AGND und DGND verbinden

Die Kombination digitaler und analoger Gründe ist ein ziemlich umstrittenes Thema und könnte durchaus eine Debatte/einen Streit entfachen. Vieles davon hängt davon ab, ob Ihr Hintergrund analog, digital, HF usw. ist. Hier sind einige Kommentare, die auf meiner Erfahrung und meinem Wissen basieren und sich wahrscheinlich von denen anderer Leute unterscheiden (ich bin hauptsächlich digital / gemischtes Signal).

Es hängt wirklich davon ab, mit welchen Frequenzen Sie arbeiten (digitale E / A und analoge Signale). Jede Arbeit an der Kombination/Trennung von Erdungen ist eine Kompromissarbeit - je höher die Frequenzen sind, mit denen Sie arbeiten, desto weniger können Sie Induktivitäten in Ihren Erdungsrückpfaden tolerieren, und desto relevanter wird das Klingeln (eine Leiterplatte, die mit 5 GHz schwingt, ist irrelevant, wenn es Signale bei 100 kHz misst). Ihr Hauptziel durch die Trennung von Erdungen ist es, laute Rückstromschleifen von empfindlichen fernzuhalten. Sie können dies auf eine von mehreren Arten tun:

Sternengrund

Ein ziemlich verbreiteter, aber ziemlich drastischer Ansatz besteht darin, alle digitalen/analogen Erdungen so lange wie möglich getrennt zu halten und sie nur an einem Punkt miteinander zu verbinden. Auf Ihrer Beispielplatine würden Sie die digitale Masse separat verfolgen und höchstwahrscheinlich an der Stromzufuhr (Stromanschluss oder Regler) anschließen. Das Problem dabei ist, wenn Ihr Digital mit Ihrem Analog interagieren muss, ist der Rückweg für diesen Strom halbwegs quer und wieder zurück. Wenn es laut ist, machen Sie einen Großteil der Arbeit beim Trennen von Schleifen rückgängig und erstellen einen Schleifenbereich, um EMI auf der ganzen Linie zu übertragen. Sie fügen dem Masserückweg auch eine Induktivität hinzu, die ein Klingeln der Platine verursachen kann.

Fechten

Eine vorsichtigere und ausgewogenere Herangehensweise an die erste, Sie haben eine solide Grundebene, aber versuchen Sie, laute Rückwege mit Ausschnitten einzuzäunen (machen Sie U-Formen ohne Kupfer), um Rückströme zu überreden (aber nicht zu zwingen), eine bestimmte zu nehmen Pfad (weg von empfindlichen Masseschleifen). Sie erhöhen immer noch die Erdungspfadinduktivität, aber viel weniger als bei einer Sternerdung.

Solide Ebene

Sie akzeptieren, dass jedes Opfer der Masseebene eine Induktivität hinzufügt, was nicht akzeptabel ist. Eine solide Erdungsebene versorgt alle Erdungsverbindungen mit minimaler Induktivität. Wenn Sie irgendetwas mit RF tun, ist dies so ziemlich der Weg, den Sie einschlagen müssen. Die physische Trennung nach Entfernung ist das einzige, was Sie verwenden können, um die Rauschkopplung zu reduzieren.

Ein Wort zum Filtern

Manchmal verbinden Leute gerne eine Ferritperle mit verschiedenen Masseebenen. Wenn Sie keine Gleichstromkreise entwerfen, ist dies selten effektiv - Sie fügen Ihrer Masseebene mit größerer Wahrscheinlichkeit eine massive Induktivität und einen Gleichstromversatz hinzu und klingeln wahrscheinlich.

A/D-Brücken

Manchmal gibt es schöne Schaltungen, bei denen Analog und Digital sehr einfach getrennt werden können, außer bei einem A/D oder D/A. In diesem Fall können Sie zwei Ebenen mit einer Trennlinie haben, die unter dem A/D-IC verläuft. Dies ist ein idealer Fall, in dem Sie eine gute Trennung haben und keine Rückströme die Masseebenen kreuzen (außer im IC, wo es sehr kontrolliert ist).

HINWEIS: Dieser Beitrag könnte ein paar Bilder vertragen, ich werde mich umsehen und sie etwas später hinzufügen.

Es gab tatsächlich einen Trend weg von geteilten Masseebenen und stattdessen eine Konzentration auf die Platzierungstrennung UND die Berücksichtigung des Rückstrompfads.

• Teilen Sie die Masseebene nicht, sondern verwenden Sie eine durchgehende Ebene unter den analogen und digitalen Abschnitten der Platine
• Verwenden Sie großflächige Erdungsebenen für Stromrückpfade mit niedriger Impedanz
• Halten Sie über 75 % Platinenfläche für die Grundebene
• Separate analoge und digitale Stromversorgungsebenen
• Verwenden Sie solide Grundplatten neben Stromversorgungsplatten
• Platzieren Sie alle analogen Komponenten und Leitungen über der analogen Stromversorgungsebene und alle digitalen Komponenten und Leitungen über der digitalen Stromversorgungsebene
• Verlegen Sie Leiterbahnen nicht über die Teilung in den Stromversorgungsebenen, es sei denn, Leiterbahnen, die über die Teilung der Stromversorgungsebene verlaufen müssen, müssen sich auf Schichten befinden, die an die feste Masseebene angrenzen
• Überlegen Sie, wo und wie die Erdrückströme tatsächlich fließen
• Partitionieren Sie Ihre Leiterplatte mit separaten analogen und digitalen Abschnitten
• Bauteile richtig platzieren

Mixed-Signal-Design-Checkliste

• Partitionieren Sie Ihre Leiterplatte mit separaten analogen und digitalen Abschnitten.
• Bauteile richtig platzieren.
• Spreizen Sie die Partition mit den A/D-Wandlern.
• Teilen Sie die Masseebene nicht. Verwenden Sie eine durchgehende Ebene unter den analogen und digitalen Abschnitten der Platine.
• Führen Sie digitale Signale nur im digitalen Bereich der Platine. Dies gilt für alle Schichten.
• Führen Sie analoge Signale nur im analogen Bereich der Karte. Dies gilt für alle Schichten.
• Separate analoge und digitale Stromversorgungsebenen.
• Leiten Sie keine Leiterbahnen über die Teilung in den Leistungsebenen.
• Leiterbahnen, die über die Teilung der Stromversorgungsebene gehen müssen, müssen sich auf Schichten befinden, die an die feste Masseebene angrenzen.
• Überlegen Sie, wo und wie die Erdrückströme tatsächlich fließen.
• Verwenden Sie Routing-Disziplin.

Denken Sie daran, dass der Schlüssel zu einem erfolgreichen PCB-Layout die Partitionierung und die Verwendung von Routing-Disziplin ist, nicht die Isolierung von Masseebenen. Es ist fast immer besser, nur eine einzige Referenzebene (Masse) für Ihr System zu haben.

(aus den unten stehenden Links zur Archivierung eingefügt)

www.e2v.com/content/uploads/2014/09/Board-Layout.pdf

http://www.hottconsultants.com/pdf_files/june2001pcd_mixedsignal.pdf

Meiner Erfahrung nach hat es am besten funktioniert, Masseebenen zu verbinden, die durch einen Induktor getrennt sind. Auch wenn das Design keine Stromquelle nur für analoge Signale vorsieht, fügen Sie auch eine Induktivität in die Zuleitung ein.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Diese Art von Anordnung hat mir geholfen, die Unterdrückung von Rauschen zu verbessern, das von digitalen Schaltungen erzeugt wird.

Jedenfalls denke ich, dass das optimale Design stark von der Anwendung abhängt.

Ich denke, Sie haben Recht, aber mit einigen zusätzlichen Überlegungen. Meiner Erfahrung nach ist es (fast) immer besser, eine einzige Masseebene für digital und analog zu haben, aber seien Sie bei der Platzierung der Komponenten SEHR vorsichtig. Halten Sie digital und analog gut getrennt und denken Sie immer an die Rückwege zur Stromversorgung. Denken Sie daran, dass selbst bei einer soliden Masseebene der Rückweg durch die Masseebene dem Signalpfad so genau wie möglich folgt, dh er folgt der Signalspur, aber auf der Masseebene. Was Sie vermeiden müssen, ist, dass der Rückweg der verrauschten digitalen Schaltungen den Rückweg der analogen Schaltung kreuzt - wenn dies passiert, wird die Masse für Ihre analoge Schaltung verrauscht sein und ohne eine ruhige Masse als Referenz wird Ihre analoge Schaltung leiden.

Versuchen Sie Ihr Netzteil/Ihre Netzteile so auf der Platine zu platzieren, dass sich die Rückwege nicht kreuzen. Wenn dies nicht möglich ist, sollten Sie erwägen, eine explizite Erdungsrückgabe auf einer anderen Ebene einzubauen (die die von RocketMagnet beschriebene „Stern“-Topologie emuliert), aber seien Sie vorsichtig mit Signalen, die sich zwischen den analogen und digitalen Abschnitten kreuzen, wie RocketMagnet erklärt hat. Ein ähnlicher Mechanismus kann verwendet werden, wenn fast die gesamte Leiterplatte digital ist und nur eine sehr kleine analoge Grundfläche benötigt wird (oder umgekehrt). In diesem Fall würde ich in Betracht ziehen, einen digitalen Boden zu haben und eine Kupferfüllung auf einer anderen Ebene für den analogen Boden zu verwenden (vorausgesetzt, Sie haben genügend Ebenen). Überlegen Sie, wie sich Ihre Schichten stapeln, und platzieren Sie die Kupferfüllung auf der Schicht, die Ihrer analogen Schaltung am nächsten liegt.

Verwenden Sie viel Entkopplung (Wertemischung). Übrigens werden die großen Kupferflächen, die auf der obigen Leiterplatte gezeigt werden, sehr wenig tun (außer als Kühlkörper fungieren), da es anscheinend keine Durchkontaktierungen gibt, die Rücksignalen ermöglichen, die Lücken auf einer anderen Schicht zu überqueren. (Achten Sie darauf, dass die PCB-Software keine "redundanten" Vias entfernt!)