PSoC的混合信号PCB布局

我正在为模拟感测应用开发PCB。它在PSoC3上使用内部ADC。像往常一样，该应用程序是非常受限（11毫米X21毫米）的空间，所以我不得不让我在其中不会有较大的PCB上完成的PCB布局一些妥协。

该电路板由6v稳压电源供电，并包含两个5v线性稳压器。一个MCP1702为数字电源，以及MIC5205为模拟电源。该开发板正在检测五个A1324霍尔效应传感器。每个霍尔效应输出信号均由100nF + 1k RC滤波器滤波。一个传感器位于PCB本身（右下）。另外4个插入右侧的6针连接器。

该芯片充当SPI从设备，但ADC采样始终在 SPI事务之间进行，因此SPI不应干扰模拟信号。

可悲的是，我仍然在模拟信号上看到一些噪声（12位时约为1.5 LSB），我想知道是否可以做一些其他的事情来改善它。

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添加：

我使用MCP3208完成的其他PCB设计以及相同的双5v电源，相同的传感器和相同的RC滤波器在12位时都没有产生明显的噪声。

PSoC3上的ADC是delta sigma类型。PSoC的此版本限于12位，但另一个部件号具有16位ADC（尽管采样率较低）。

我确实很在意这种噪音，真的很想将其进一步推向12 ENOB。原因不是精度，而是速度测量。当前，这种噪声水平使得无法在机器人上进行精确的位置和速度控制。

添加：

示意图。抱歉，这有点局促，但是您只能读取值。

ADC上总是会有一些噪声，尤其是微控制器芯片上的SA（逐次逼近）类型。Sigma-delta对高斯噪声进行积分时表现更好。不要期望12位ADC提供12 ENOB。

控制器的噪声是大多数微控制器不为您提供高于10位的分辨率的原因，AVR提供了在ADC采集期间停止微控制器的可能性，这应确认至少某些噪声来自控制器。 。

但问题是：您在乎吗？12位ADC上的1.5位噪声仍然会使您超过10位，或优于0.1％。霍尔传感器的精度如何？电路中的其他组件？

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您似乎使用了PSoC的内部振荡器，因为我在原理图上看不到任何晶体。看起来不错：您已经进行了适当的去耦。除了内部时钟外，电路中唯一的高速部分似乎是SPI，但是您说在测量过程中它将保持沉默。电路板的其余部分是直流电，或者可能像霍尔效应传感器那样频率相对较低。这是该死的Small™，它也有帮助：较短的走线将减少噪声。当然，我可以绕过MCP1702，将其逆时针旋转90°，以便可以将输出电容器放置得更靠近引脚，但这并不能解决问题。

我只看到布局中的一项更改可能会改善您的信噪比：

在数据表中，建议将模拟接地层和数字接地层用于“最佳模拟性能”（第10页）。

剩下的：就像我说的那样，这是一个小板，这意味着短的走线和去耦在几毫米之内。因此，我想再看看噪声的来源。主要怀疑对象是PSoC的时钟。PSoC可以使用非常低的电源电压，这将降低其噪声。当然，如果必须同时降低VDDA也会有很大帮助，但是我没有在数据表中读到VDDA不应高于VDDD。

接下来是ADC。在数据表的第55页上，它说的是66 dB SINAD，即11位，接近您现在所获得的。A1324数据表在2.5 V的静态电压下可为我们提供7 mVpp的噪声。这也远低于12位可能给您的72 dB S / N比。您可以通过额外的过滤来改善这一点。

您提到了MCP3208的更好性能，但这是远离微控制器的ADC，这也许可以解释SA ADC如何比具有相同分辨率的sigma-delta更好。

因此，我看到的选择是：降低数字电源电压，并拆分模拟地和数字地。

我同意以上所述。1.5LSB的噪声是相当合理的。 http://www.cypress.com/?docID=39346显示了12位模式下的最小SINAD为66 dB，表明ENOB = 10.7。

我知道这不是您问题的直接答案，但我将解释为“如何解决速度控制问题？” 而不是“我如何获得超过10.5 ENOB？”。

您如何区分？您是否有足够的备用时钟滴答声来完成比两点中央差更平滑的头发？也许算出5个样本的宽度，并在Matlab中进行了优化？

另外，这听起来可能有点有趣，但是随着采样速度的加快，速度噪声会变得更糟

不要侮辱，但也要快速浏览一下，以确保速度控制中没有愚蠢的事情发生，例如有符号和无符号整数之间的转换问题，并确保整数足够宽，以免在区分时出现溢出错误。我自己的控制方程常常变得非常复杂，以至于有时我会明确地强制转换每个操作。

最后，虽然也许是最有可能的，但是您是否由于没有放大到接近满量程而失去了有效位？如果是这样，您可以放大或提供较小的Vref。