我应该如何连接AGND和DGND


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我一直在阅读有关混合信号系统中的接地的信息。我是否正确理解,只要数字路径不通过模拟部分,并且模拟路径不通过数字部分,最好将模拟和数字元素组合在一起,然后具有单个接地层?

左图突出显示的部分显示了模拟接地,右图突出显示了同一电路的数字接地。右侧的组件是具有3 sigma-delta ADC转换器的80引脚MCU。

在此处输入图片说明

更好吗

  1. 让AGND和DGND连接到MCU的ADC
  2. 通过电感/电阻连接DGND和AGND
  3. 有单个接地层(DGND = AGND)?

我所读的PS的目的是防止DGND干扰AGND,我将主接地层定义为AGND


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这个网站上有很多类似的问题和答案。您搜寻了吗?
占位符




在阅读之前,Oli Glaser引用了一个非常有用的文档,TI还将其用作基于该文档的应用笔记。上面的问题对我来说是一个应用示例。我的目的是听取有关上述案件的专业意见。
2014年

Answers:


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将数字和模拟基础结合起来是一个有争议的问题,并且很可能引发争论/争论。这在很大程度上取决于您的背景是模拟的,数字的,RF的。这是基于我的经验和知识的一些评论,这可能与其他人有所不同(我主要是数字/混合信号)

这实际上取决于您以哪种频率运行(数字I / O和模拟信号)。任何在组合/分离接地方面的工作都是折衷的工作-您工作的频率越高,接地回路中的电感容忍度就越低,并且振铃的相关性就越强(在5GHz下振荡的PCB为与以100Khz测量信号无关)。分开接地的主要目的是使有噪声的回路电流回路远离敏感回路。您可以通过以下几种方法之一进行操作:

星际

一种相当普遍但十分严格的方法是将所有数字/模拟地保持尽可能长的距离,并将它们仅在一个点连接在一起。在示例PCB上,您将单独跟踪数字地,并最有可能将它们连接到电源(电源连接器或调节器)。问题是当您的数字设备需要与模拟设备进行交互时,该电流的返回路径是整个电路的一半,然后又返回。如果嘈杂,您将撤消分离环路的大量工作,并制作一个环路区域以在整个电路板上传播EMI。您还会在接地回路上增加电感,这可能会导致电路板振铃。

击剑

对于第一种方法,更加谨慎和平衡的方法是,您有一个坚实的接地层,但尝试用开孔围住嘈杂的返回路径(使U形不带铜)围住(但不要强行)返回电流以采用特定的路径(远离敏感的接地回路)。您仍在增加接地路径的电感,但远小于星形接地。

实体平面

您接受接地层的任何牺牲都会增加电感,这是不可接受的。一个坚固的接地层为所有接地连接提供了最小的电感。如果您正在执行RF,这几乎就是您必须采取的方法。按距离进行物理分隔是唯一可以用来减少噪声耦合的方法。

关于过滤的一句话

有时人们喜欢将铁氧体磁珠连接到不同的接地平面。除非您正在设计直流电路,否则这种方法很少有效-您更有可能在接地层上增加大量电感和DC偏移,甚至可能会产生振铃。

A / D桥

有时,除了A / D或D / A以外,您的电路很容易将模拟和数字分开。在这种情况下,您可以在A / D IC下方有两个带有分隔线的平面。这是一个理想的情况,在此情况下,您应具有良好的隔离度,并且没有流过接地层的回流电流(IC内部高度受控的情况除外)。

注意:这篇文章可以处理一些图片,我会四处看看,稍后再添加。


有趣而愉快的阅读。但是我不理解/不同意最后一段,您说的是“在IC内部,它受到严格控制”。您是否有证据表明在IC中使模拟和数字地相互浮动是安全的?
Dzarda 2014年

我试图找到示例接地的示例A / D,但是我很挣扎。我做的最后一个主要设计是使用ASIC,这就是为什么要连接它的原因。但是,直接在芯片下面进行连接也是可行的。查看此用于TI A / D的评估板的布局,第68页,ti.com / lit / ug / slau537 / slau537.pdf 您可以看到不同的情况,分割线直接在IC下方的位置运行加入一个相当大的斑点。
奥利弗

在地平面上进行A / D桥接的主要问题是,返回电流的交叉点很少,因此通过将它们分开而增加的电感通常可以忽略不计(因此对于RF而言是很好的)。
奥利弗

如果系统具有向上和向下反弹的数字接地,以及连接到未向上或向下反弹的某些外部设备的模拟接地,则模拟接地将相对于某物上下反弹。通过电感器将模拟地连接到数字地将意味着模拟地将相对于数字地弹跳,但不会相对于外部电路弹跳。与数字地面的刚性连接会导致模拟设备相对于其保持不动,但会导致其相对于外部设备反弹。
超级猫2014年

@supercat这是正确的,两者之间具有DC连接,数字地将推动和拉动模拟地。正如我所说,这是一种折衷的做法。通过在接地回路中增加电感,很可能会使电路板振荡并弄乱模拟回路的交流特性。取决于设计的优先级。
奥利弗2014年

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实际上,趋势是远离分离的接地平面,而是专注于放置分离和考虑返回电流路径。

  • 请勿分开接地层,在电路板的模拟和数字部分下使用一个实心层
  • 将大面积接地层用于低阻抗电流返回路径
  • 保留接地层超过75%的电路板面积
  • 独立的模拟和数字电源层
  • 在电源平面旁边使用坚固的接地平面
  • 在模拟电源板上找到所有模拟组件和线路,在数字电源板上找到所有数字组件和线路
  • 不要在电源平面上的走线上走线,除非必须通过电源平面走线的走线必须在与实心接地层相邻的层上
  • 考虑地面回流电流实际流向何处以及如何流动
  • 用单独的模拟和数字部分对PCB进行分区
  • 正确放置组件

混合信号设计清单

  • 用单独的模拟和数字部分对PCB进行分区。
  • 正确放置组件。
  • 用A / D转换器跨分区。
  • 请勿分裂接地层。在电路板的模拟和数字部分下使用一个固定平面。
  • 仅在电路板的数字部分布线数字信号。这适用于所有层。
  • 仅在板的模拟部分路由模拟信号。这适用于所有层。
  • 独立的模拟和数字电源层。
  • 不要在电源层中的布线上走线。
  • 必须经过电源平面分支的走线必须在与实心接地层相邻的层上。
  • 考虑一下接地回路实际流向何处以及如何流动。
  • 使用路由规则。

请记住,成功进行PCB布局的关键是分区和使用布线规则,而不是隔离接地层。对于您的系统,最好只有一个参考平面(地)几乎总是更好。

(从以下链接粘贴以进行存档)

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

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


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我认为您是正确的,但有一些额外的注意事项。以我的经验,对于数字和模拟,最好有一个接地层,这几乎总是(但几乎总是)更好,但是要非常小心地放置元件。保持数字和模拟的良好隔离,并始终考虑电源的返回路径。请记住,即使在坚实的接地层上,通过接地层的返回路径也将尽可能靠近信号路径,即,它将遵循信号走线,但在接地层上。您必须避免的是,有噪声的数字电路的返回路径会与模拟电路的返回路径相交-如果发生这种情况,则模拟电路的接地将是嘈杂的,没有安静的参考接地,您的模拟电路将受到影响。

尝试将电源/电源放在PCB上的位置,使返回路径不交叉。如果这是不可能的,则考虑在另一层上放置一个明确的接地回路(模拟RocketMagnet描述的“星形”拓扑),但要小心RocketMagnet解释的在模拟和数字部分之间交叉的信号。当几乎所有的PCB都是数字的并且只需要很小的模拟接地面积时(或反之亦然),可以使用类似的机制。在这种情况下,我将考虑使用数字地面,并在另一层上使用铜填充作为模拟地面(假设您有足够的层)。考虑一下您的各层如何堆叠,并将铜填充物放置在最接近模拟电路的层上。

使用大量的去耦(值的混合)。顺便说一下,上面的PCB上显示的大面积铜几乎没有作用(除了用作散热片),因为似乎没有任何过孔允许返回信号穿过另一层的间隙。(请注意,PCB软件不会删除“冗余”过孔!)


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以我的经验,最有效的方法是连接被电感隔开的接地层。即使设计不仅仅为模拟信号提供电源,也要在馈电中插入一个电感器。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

这种布置方式帮助我改善了数字电路产生的噪声抑制能力。

无论如何,我认为最佳设计在很大程度上取决于应用程序。


@gbulmer抱歉!!!我的母语是西班牙语,并且我在书写上犯了一个错误。是否纠正。感谢您的观察。
Martin Petrei 2014年

您的英语比我的西班牙语好得多,我非常乐意提供帮助。
gbulmer 2014年

@MartinPetrei您如何计算L1和L2的值?您有参考书/链接吗?
Peque

@Peque电感器是“扼流圈”电感器,即零直流电阻(理想)和高阻抗(要抑制的频率)。例如,对于100 MHz范围的应用,您可以使用以下铁氧体磁珠:ferroxcube.home.pl/prod/assets/wbchokes.pdf
马丁·彼得雷
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