Wie wird Strom in einem Split-Plane-Layout geleitet?

Ich arbeite an einer empfindlichen analogen Messkarte. Das Design verfügt derzeit über geteilte Masseebenen für Analog und Digital, die unter den ADCs verbunden sind, wie in Hinweis MT-031 von Analog Devices beschrieben . Es gibt mehrere ADCs. Dies scheint zwar eine gute Möglichkeit zu sein, mit Masse umzugehen, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich die Stromversorgung an die analogen Abschnitte verteilen soll.

Dies ist für eine analoge Anwendung mit relativ niedriger Frequenz (< 1 kHz), aber sehr hoher Präzision (ENOB > 18).

Hier sind Skizzen von drei möglichen Layouts. Schwarz sind Masseverbindungen (Verbindung der geteilten Ebenen), Rot sind Stromverteilungsspuren. Sie können davon ausgehen, dass jede Domäne angemessen entkoppelt ist, nichts die Lücken in den Masseebenen überquert, in jeder Domäne eine Stromversorgungsebene vorhanden ist und die digitalen Ausgänge des analogen Abschnitts direkt über die Masseverbindung gehen (und so kurz wie möglich sind). Analoge und digitale Leistung werden von separaten LDO-Reglern erzeugt.

Layout 1: Die Stromversorgung der analogen Domäne geht durch die digitale Domäne und tritt neben (oder über) der Erdverbindung ein. Obwohl die Stromversorgung so weit von digitalen Signalspuren entfernt ist (und auf der anderen Seite einer Masseebene), kann es immer noch zu einer Rauschaufnahme kommen.

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Layout 2: Die Leistung geht direkt von der Leistungsdomäne zu jeder analogen Domäne. Dies kreuzt notwendigerweise einige der Spaltungen in Grundebenen.

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Layout 3: Die Stromversorgung geht direkt von der Stromversorgungsdomäne zu jeder analogen Domäne und ist mit Erdungsanschlüssen für den Rückstrom gekoppelt. Dadurch entstehen zwangsläufig einige Schlaufen im Boden.

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Layout 4: Jede analoge Domäne hat ihre eigenen LDO-Regler für die Stromversorgung, die sich darin befinden. Diese werden auf die gleiche Weise wie in 1. aus der ungeregelten Stromversorgung (Batterie) gespeist. Offensichtlich weniger bevorzugt, da dies die Anzahl der Leistungskomponenten erheblich erhöht.

Welche davon erzeugt wahrscheinlich den geringsten Lärm und warum?

Warum schließen Sie in Ihrem dritten Bild die beiden horizontalen Masseverbindungen ein? Sie werden nicht benötigt.
@VladimirCravero: Sie sind da, damit die digitalen Signale, die sich an diesem Punkt kreuzen, über die Bodenverbindung geleitet werden können. Es ist wahr, sie werden möglicherweise nicht benötigt; aber wenn sie nicht da sind, müsste der Rückstrom den langen Weg nehmen. Könntest du bitte näher erläutern, was du vorhast?
Diese Rückwege sollten mit der digitalen Masse Ihres analogen IC und nicht mit der analogen Masseebene verbunden werden. Jeder 18 ENOB oder welcher analoge IC sollte eine separate Masse für die digitale Schaltung haben.
@VladimirCravero: Von Analog Devices MT-031: "Die AGND- und DGND-Pins sollten extern mit der analogen Masseebene verbunden werden ". Das ist sicherlich ein verwirrendes Thema :)

Antworten (1)

Ich würde mich für Nummer 1 entscheiden, weil es keine Chance gibt, dass durch digitale Chips verursachte Spitzen auf der "roten" Schiene in den analogen Teil des Rots gelangen können. ABER, ABER, ABER...

Sie müssen erklären, welche externen analogen Eingänge es gibt und wie sie die Isolierung von JEDEM lokalen oder anderen Erdungspunkt beibehalten. Dies könnte ein Killer ohne anständige Differenzeingänge oder eine andere Form der Isolierung sein.

Sie müssen auch erklären, was auf der Leiterplatte geerdet sein kann oder nicht, und die Kapazität über dem Transformator, der die grundlegende DC-Versorgung erzeugt. Wenn es batteriebetrieben ist, dann keine Probleme.

Das Ganze ist schwimmend / batteriebetrieben; Die analogen Eingänge stammen ebenfalls von einer schwebenden Quelle und sind differentiell, falls das hilft.
Klingt cool für mich, Alter.
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