Существует 2 мнения организации земли в плате с аналоговыми (АЦП с обвязкой) и цифровыми компонентами:

1) Земля общая для аналоговой и цифровой части.
2) Земля разделяется на Аналоговую и Цифровую части:
- к Аналоговой земле подключаются все аналоговые компоненты: ОУ, тактовый генератор, АЦП, аналоговые земляные выводы АЦП.
- к Цифровой земле подключаются все цифровые компоненты платы и цифровые земляные выводы АЦП.
Все это дело советуют объединять под АЦП или около источника питания.

Что если немного изменить 2-й пункт? Цифровые земляные выводы АЦП подключать к Аналоговой земле, т.е всё АЦП будет подключено только к аналоговой земле, и разделено с цифровой землей набором ферритовых бусин, которые будут располагаться между АЦП и цифровой частью платы?

Сообщение отредактировал maxics - Oct 20 2011, 07:46

Если мне не изменяет склероз именно так и рекомендует делать AD.
О точно http://www.analog.com/static/imported-file...50Grounding.pdf fig.10.12

Как минимум нужно не тупо следовать этим принципам, а понимать для чего это нужно. Земли разделяют не потому, что по ней "распространяются" помехи, как тараканы, во все стороны. А потому, что при протекании по ней токов на ней образуется падение напряжения и поэтому ее потенциал становится разным в разных местах. Из этого сразу можно сделат вывод: ферритовые бусины ставить на землю нельзя. Если, например, ток от светодиода будет протекать мимо АЦП, то потенциал его земли поднимется и поэтому измеренный результат становится неправильным даже если измеряемый сигнал будет идеальным. Чтобы этого не происходило нужно, во-первых, делать землю на отдельном слое платы - это сильно уменьшит ее сопротивление и позволит токам возвращаться к источнику по кратчайшему пути. Во-вторых, располагать мощные элементы так, чтобы их ток, возвращающийся по земле, не протекал мимо АЦП или источника опорного. Также важно понимать, что термин "цифровая земля" является атавизмом и возник в те времена, когда цифровыми были микросхемы серии К155, которые потребляли порой сотни миллиампер. Сейчас цифровые микросхемы потребляют порой меньше аналоговых, поэтому разделять их земли нет никакой необходимости. Однако элементы, потребляющие десятки и сотни миллиампер никужа не делись, и именно на их земли надо обращать особое внимание.


Никаких бусин быть не должно! Ваша задача заключается в том, чтобы потенциал земли во всех точках был одинаков, если же этого добиться не удается - то чтобы он не принес вреда. Например, если будет дрожать земля цифровой микросхемы на несколько милливольт, то результатом будет то, что будет дрожать и ее выходной сигнал, но поскольку он цифровой, то никакой роли эти милливольты не сыграют. А если будет дрожать земля АЦП или опорного, то он измерит неправильное напряжение. Кстати по этой же причине его бесполезно "усреднять" - это могло бы помочь если бы шум колебался около нуля в плюс и минус. А помехи по земле могут только поднимать ее потенциал и следовательно уменьшать измеряемое значение. Таким образом если вы его зафильтруете, то оно все равно будет меняться при изменении помех (например, в зависимости от того, сколько светодиодов загорелось на индикаторе).

1. Почему ток светодиода, протекая мимо АЦП, приведет к неправильному результату измерений?
Погрешность измерения возникнет не от изменения потенциала земли, а от изменения разности потенциалов между землей сигнала и землей АЦП.
Если потенциалы земли АЦП и земли сигнала будут меняться синхронно, то никакой ток светодиода или т.п. не приведет к ошибке измерения.
2. Вторую рекомендацию не понял. Как правильно надо выполнять трассировку мощных цепей и цепей АЦП?
По-моему это всегда это делают радиально, т.е. пускают мимо АЦП и источника опорного. Вы предлагаете эти цепи соединять последовательно?

Вот здесь было некое похожее обсуждение.
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=90988

Из Даташита на Analog видно, что выводы DGND АЦП нужно подключать к аналоговой земле. Не нашел где объединять аналоговую и цифровую землю. Так и не понял почему нельзя поставить бусину между цифровой и аналоговой землей.

В принципе да - при условии, что источник сигнала двумя проводами подключен ко входам АЦП. Но это не всегда бывает так - например, бывает один провод подключается к корпусу, а один идет на АЦП.
К тому же не стоит забывать и об источнике опорного - его земля должна быть в непосредственной близости от земли АЦП.

Лучше всего отдельным проводником до источника питания. А маломощные потребители подключаются к общей земле, которая делается отдельным слоем на многослойке. При этом я стараюсь располагать АЦП на одной стороне платы, а процессор и остальные элементы на другой, а питание заводить между ними. Тогда обратные токи по земле не пересекаются.


В общем случае - у источника питания. Но при этом представлять себе пути токов и их величины - как я уже писал, понятие "цифровая земля" давно устарело и сейчас нет необходимости делать микропроцессору отдельную землю (разумеется, при условии что в непосредственной близости от него стоит достаточное количество конденсаторов по питанию). Но если в схеме есть мощные (>10 мА) потребители, то землю от них надо вести отдельным проводом.

Чего ты хочешь добиться этим? Чтобы "помехи от цифровой земли не проникали в аналоговую"? Помехи - это не тараканы, они не бегают куда им вздумается. Помехи - это изменение потенциала земли в одной точке относительно земли в другой точке. Нужно стремиться к тому, чтобы они выравнивались. А бусина как раз не позволит это сделать! И высокочастотные помехи от этого станут еще больше.

Это правильно - цифровая часть АЦП по сравнению с обычной "цифрой" - это существенно аналоговая вещь. И второе - аналоговая земля АЦП и цифровая земля АЦП (их пины) должны иметь очень хорошее соединение, с низким импедансом. Поэтому их рекомендуется вешать на один и тот же земляной полигон.


Прикиньте в случае, когда земли разделяет бусина, как у вас потекут возвратные токи от цифровых выходов АЦП? Эти токи (а они ВЧ) создадут падение напряжения на бусине, что приведёт к перекосу земель. Ничего хорошего тут не сулится даже для цифровых сигналов, не говоря уже о чувствительных аналоговых. Правильно вам советуют - бусинам там делать нечего. Бусины - они для подавления ВЧ помех по цепям питания - например, для питания PLL и подобных вещей, чувствительных к ВЧ помехам по питанию. А земля должна быть хорошей, низкоимпедансной. Чтобы возвратные токи текли без проблем. И чтобы "левые" токи не текли по регионам, где от них могут быть проблемы - это решается грамотным размещением компонентов (опять же с анализом протекания их "земляных" токов).

Можно еще добавить, что важную роль здесь играют конденсаторы по питанию вблизи цифровых микросхем. В этом случае высокочастотные импульсы, возникающие при переключении клапанов, замкнутся в непосредственной близости от микросхемы через этот конденсатор, им не потребуется течь до источника питания.

Если мы разделяем землю, то получаем разрыв в общем земляном слое, причем этот разрыв под сигнальными линиями между АЦП и цифровой частью. В умных книжках пишут, что такие разрывы категорически запрещено допускать, т.к это приводит к неправильному протеканию возвратных токов, что в свою очередь порождает помехи. Как в этом случае быть?

Вот и я думал так же. Поэтому делаю сплошную землю, везде, где можно. Ну и представляю, как пойдет ток с питания через микросхемы и на землю, чтобы не создавал помех для чувствительных элементов. Это уже от расстановки элементов зависит.

Это точно так же, как остальное, вопрос продумывания токов. Разрезы делать можно и нужно, это способ отправить возвратный ток по четко определенному пути без выхода куда-либо. Просто не в каждом случае есть возможность расставить элементы так, как надо при сплошной земле.
Например, у меня очень часто встречались схемы, где вход и выход были недалеко, а длинное тело схемы укладывалось по типу подковы. В этом случает и земля повторяет форму схемы - она не соединяется у входа/выхода.
Кроме того, по сплошной земле ток течет везде. Естественно, он довольно быстро убывает от прямой, соединяющей источники, но не так быстро, чтобы этим можно было пренебречь.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Oct 24 2011, 18:36

"Не нашел где объединять аналоговую и цифровую землю."
Насколько я помню, цифровая и аналоговая земли должны соединяться в одной точке — у источника питания.

Тут вот про возвратные токи речь зашла, так я напомню еще раз - возвратные токи текут по пути наименьшего импеданса. Т.е. в частном случае, низкочастотные составляющие текут по пути наименьшего активного сопротивления, а высокочастотные составляющие - по пути наименьшей индуктивности (т.е. по контуру с наименьшей площадью).

... неправильно.
вспоминаем 1 курс, метод контурных токов и узловых потенциалов; правила Кирхгофа.

... низкочастотные, высокочастотные составляющие и где частотная граница?
... есть еще и свч составляющие. А они как текут?

... контур с наименьшей площадью - это фраза ну очень забавная.
Ну я б еще понял выражение "контур с наименьшей длиной пути тока". Хотя и это под вопросом.

... высокочастотные составляющие - по пути наименьшей индуктивности
А это как? По пути наибольшей емкости что ли?


не все так просто на практике, ... также зависит от того как шины питания (не земли) разведены.



"бусину" ставят как можно ближе к источнику помехи, то есть "переключающей-ся" микросхеме потребляющей большой ( больший) ток. Поскольку "бусина" поглащает часть помехи. Если бусина далеко от источника помехи то большого смысла в ней нет. Если вспомните эру выводных компонентов, то "бусину" одевали на вывод транзистора.