Wie verbinde ich vier verschiedene Masseebenen in derselben Leiterplatte?

Ich arbeite an einem Projekt, das das LTC4020 Multi-Chemie-Batterieladegerät von Linear Technology verwendet. Das Design umfasst einen Mikrocontroller (NXP KL25Z), um zusätzliche Ausgänge und Kommunikationsmöglichkeiten bereitzustellen.

Der LTC4020 muss mit SGND (Signalmasse) und PGND (Strommasse) verbunden werden, beide Ebenen müssen an einem einzigen Punkt verbunden werden, um der Philosophie der Sternerdung zu folgen. In der DC2044A- Demonstrationsschaltung wird diese Verbindung direkt unter dem IC hergestellt, wie im Bild unten gezeigt, also habe ich versucht, diesem Ansatz in meiner Platine zu folgen.

Groundplane-Verbindungen in der Demonstrationsschaltung

Der Mikrocontroller hat separate Pins für analoge und digitale Masse (AGND und DGND), also haben wir insgesamt vier Masse im Design (SGND, PGND, AGND und DGND). Ich denke, wir können SGND und AGND gleich behandeln, aber ich bin mir nicht sicher, was ich mit den verbleibenden Gründen machen soll.

Im Artikel "Staying well grounded" von Analog Devices schlägt der Autor vor, dass die analoge Masse als Rückweg für die analoge und digitale Schaltung in Mixed-Signal-Geräten verwendet werden muss, sofern die Rückströme aus dem Digitalteil nicht zu hoch sind hoch. Leider glaube ich nicht, dass dies beim Mikrocontroller der Fall ist.

Einerseits möchte ich die AGND/SGND-Ebene nicht als Rückweg für die digitale Schaltung des Mikrocontrollers verwenden, da die schnellen Schalttransienten möglicherweise etwas Rauschen in den analogen Abschnitt einbringen, andererseits aber drei verschiedene Masse verwenden Flugzeuge sind vielleicht keine gute Idee.

Ist die Verwendung von drei verschiedenen Grundebenen der beste Ansatz in dieser Anwendung?

Was ist die beste Strategie, um diese drei Masseebenen zu verbinden?

Vielen Dank im Voraus.

Antworten (1)

Angenommen, Sie benötigen 1 Millivolt Grundrauschen für das Batterieladegerät. Angenommen, die Flankenraten des Mikrocontrollers verursachen eine Energiebewegung von 1 GHz. Angenommen, die Rückweginduktivität beträgt 10 Nanohenry (etwa 1 cm Draht oder 10 cm GND-Ebene). Angenommen, der Mikrocontroller hat 5-Volt-Übergänge in 10-pF-Lasten.

Wie viel Lärm?

5 Volt bei 1 GHz über 10 pF ===?

Z(10pF bei 1GHz) == -j15,9 Ohm. Nennen Sie es 16 Ohm, in unserer vorgetäuschten Präzision.

Der Strom in die 10 pF (der Strom, der einen Rückweg benötigt) beträgt 5 Volt / 16 Ohm oder 300 Milliampere (Spitze, Spitze-Spitze, Effektivwert --- wir werden das ignorieren).

Welcher Spannungsabfall über dem Rückpfad (dem GND-Pfad)?

Z(10nH bei 1GHz) == +j63 Ohm. Nennen Sie es 63 Ohm.

Welcher Spannungsabfall? V = I * R = I * Z = 0,3 Ampere * 63 Ohm = 18,9 Volt.

Aber wir haben nur 5 Volt. Daher muss diese Schaltung so modelliert werden, dass Z (Induktivität) den Strom begrenzt, nicht nur die Kapazität, die den Strom begrenzt.

Was lernen wir? Dies ist ein sehr lautes Problem, unter den Annahmen, die ich Ihnen gegeben habe.

Wie verbinde ich vier verschiedene Masseebenen in derselben Leiterplatte?
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