Вопросы заземления на плате со смешанными сигналами, Переход от аналоговой части схемы к цифровой и обратно Опции

[kappafrom]

Всем привет.

http://www.lr.ttu.ee/irm/sideseadmete_mudeldamine/10.pdf (стр. 25)
Пунктиром показана граница аналоговой и цифровой земель.
Удивляет шина данных с АЦП, проложенная над разрывом в земляном полигоне, т.е возвратный ток проходит через точку соединения земель A и D (огромная петля).
В моем АЦП (LTC2175-14bit) выход последовательный LVDS (serial data rate до 1 Gbps), такая схема заземления очевидно, чревата потерей целостности сигналов на шине данных.
Если бы не наткнулся на этот документ, по даташиту на ацп сделал бы вот так:

Посоветуйте, пожалуйста, схему заземления на плате с АЦП/ПЛИС. Может у кого в закромах есть дока на кит с похожим функционалом (этж цос, классика), буду премного благодарен.
Сам пока потихоньку перебираю готовые схемные решения
http://www.linear.com/solutions/ но никто не говорит как данные до плисы довести.
Если питание АЦП гальванически отвязать от цифрового питания, все ништяк, останется только затащить цифровой внешний дифференциальный клок на аналоговую часть схемы (LVDS) и вытащить из аналоговой области в цифровую результаты преобразования (LVDS). Где бы такую волшебную гальванразвязку для LVDS найти...

[kappafrom]

Главный вопрос как соединить ацп с плисой напрямую, ведь гигабитные дифпары на плате будут проложены через разрыв в земле (граница ацпэшной земли {AGND_OGND} и плисовой Digital_GND)?
создается вот такая неприятная ситуация, когда цифровые токи возвращаются по аналоговой земле, внося шумы в чувствительные измерения и плодя различные гармоники в спектре оцифрованного сигнала.в итоге имеем эффективную дипольную антенну из цифровой и аналоговой земель, соединенных длинным проводом.


как вариант, я предложил "LVDS трансформаторы/развязки", но в гугле ничего подобного не нашел. теперь чешу свою бестолковую репу в надежде на вашу помощь

Сообщение отредактировал kappafrom - Feb 11 2015, 11:08

[aaarrr]

А стоит ли огород городить с развязкой всего и вся? Может, лучше выделить "чистый" кусок на общем плане земли?
В ките, например, земля одна.

[__Sergey_]

Вот почему? Почему Вы, и многие здесь, так упорно занимаетесь этим нарезанеим земель на цифровае аналоговые еще и приборные? Умные книжки так учат?
Не нужно придумывать себе проблем! В большинстве случаев эта апликация ничего не дает, а чаще тоько ухудшает ЭМС и теплоотвод.
Да, таки бывают случаи, когда резные земли идут во благо, но это редко, и только при соблюдении многих условий.
Советую:
1. делать единую обширную землю вместе еще и с корпусом;
2. топологогию схемы делать такой, чтобы аналоговая часть не переплеталась с цифровой, как у Вас на картинке;
3. растащить подальше аналоговые и цифровые цепи (получится само собой если соблюсти 2).
И будет счастье.

Сообщение отредактировал __Sergey_ - Feb 11 2015, 11:45

[kappafrom]

да была идея гальванически отвязать питание ацп.
лады, сделаю по старинке, как-то так:

земельные полигоны и полигоны питания соединю в одной точке рядом с ИС со смешанным сигналом (АЦП)

Может, лучше выделить "чистый" кусок на общем плане земли?

то есть отдельным островком обычной цифровой земли?

сейчас кит гляну

Сообщение отредактировал kappafrom - Feb 11 2015, 11:50

[aaarrr]

то есть отдельным островком обычной цифровой земли?

Да, примерно так. Просто исключить прохождение "левых" токов по чистой земле.

[kappafrom]

Вот почему? Почему Вы, и многие здесь, так упорно занимаетесь этим нарезанеим земель на цифровае аналоговые еще и приборные? Умные книжки так учат?

ага

Не нужно придумывать себе проблем! В большинстве случаев эта апликация ничего не дает, а чаще тоько ухудшает ЭМС и теплоотвод.

про ЭМС согласен, сам про это говорил. с теплоотводом тут не проблема, на ацп полвата

Да, таки бывают случаи, когда резные земли идут во благо, но это редко, и только при соблюдении многих условий.

этого добиться и пытался гальванразвязкой питания ацп и наружных интерфейсов, но для LVDS по ходу нет ничего толквого

Советую:
1. делать единую обширную землю вместе еще и с корпусом;
2. топологогию схемы делать такой, чтобы аналоговая часть не переплеталась с цифровой, как у Вас на картинке;
3. растащить подальше аналоговые и цифровые цепи (получится само собой если соблюсти 2).
И будет счастье.

т.е. вообще нигде земли на плате не разделять и не фильтровать? ацп входные аналоговые каскады и выходные цифровые в одну кучу?
с учетом островка, разумеется, подход имеет право на существование

а вообще если верить вот этой доке (стр. 9 средняя колонка конец второго абзаца):
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/j...mixedsignal.pdf
дифпара и есть токовый интерфейс, где земля не нужна для возвратного тока. то есть дифференциальный сигнал может пролегать над разрывом плейна. до этого читал в книгах по signal integrity, что мультигигабитные линии не должны пересекать разрывы опорного плейна. вот это момент, который я принципиально не понимаю, может кто-нибудь объяснить?

Сообщение отредактировал kappafrom - Feb 11 2015, 12:00

[aaarrr]

дифпара и есть токовый интерфейс, где земля не нужна для возвратного тока. то есть дифференциальный сигнал может пролегать над разрывом плейна. до этого читал в книгах по signal integrity, что мультигигабитные линии не должны пересекать разрывы опорного плейна. вот это момент, который я принципиально не понимаю, может кто-нибудь объяснить?

Сигналы не бывают идеальными, поэтому токи все же есть. Разрыв опоры - это не только прерывание пути тока, но и изменение волнового сопротивления в точке пересечения разрыва.

[kappafrom]

Сигналы не бывают идеальными, поэтому токи все же есть. Разрыв опоры - это не только прерывание пути тока, но и изменение волнового сопротивления в точке пересечения разрыва.

а, ну точняк) спасибо

А стоит ли огород городить с развязкой всего и вся? Может, лучше выделить "чистый" кусок на общем плане земли?

эта дока говорит, что вы правы +
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/j...mixedsignal.pdf
буду делать с одной землей.

Сообщение отредактировал kappafrom - Feb 11 2015, 14:20

[__Sergey_]

т.е. вообще нигде земли на плате не разделять и не фильтровать? ацп входные аналоговые каскады и выходные цифровые в одну кучу?
с учетом островка, разумеется, подход имеет право на существование

а вообще если верить вот этой доке (стр. 9 средняя колонка конец второго абзаца):
http://www.hottconsultants.com/pdf_files/j...mixedsignal.pdf
дифпара и есть токовый интерфейс, где земля не нужна для возвратного тока. то есть дифференциальный сигнал может пролегать над разрывом плейна. до этого читал в книгах по signal integrity, что мультигигабитные линии не должны пересекать разрывы опорного плейна. вот это момент, который я принципиально не понимаю, может кто-нибудь объяснить?

Да, я тоже читал много книг по сигнал интегрити, но проблемы с наводками у меня возникли именно когда я все сделал аккуратно по-науке с нарезкой земли на куски. Если у вас есть аналоговая часть к которой ничего не подходит с наружи через разъемы, то топология с разными землями оправдана. Иначе - смело все можно объеденять.
Еще раз повторюсь: гараздо важнее правильно расположить на плате блоки цифра-АЦП-аналог линейно, без загибов и перемежений.
Шотки диоды с бусинками по земле - вообще смех.

Поддержу aaarrr: для диффпар тоже нужна земля, поскольку на практике они плохо сбалансированны и у них есть возвратный ток, хоть и в десятки раз меньший.

[kappafrom]

Если у вас есть аналоговая часть к которой ничего не подходит с наружи через разъемы, то топология с разными землями оправдана. Иначе - смело все можно объеденять.

с разъема приходит как минимум опорный клок, тактирующий ацп и плисину. надо объединять

линейно, без загибов и перемежений.

отдельное размещение компонентов и непересекающаяся по всем слоям трассировка аналога и цифры вы имеете в виду?

Шотки диоды с бусинками по земле - вообще смех.

да ладно, дроссели с ферритовыми бусинами рубят высокочастотный шум, однако "они вызывают появление паразитных контуров с
замыканием через"землю" по постоянному току, которые могут вызвать проблемы в
прецизионных системах".
а диоды шоттки недопускают разницы потенциалов между землями больше 300мВ, плюс у них малая емкость, т.е. малая связь по переменному току между землями. такая схема с диодами, либо бусинками годится, когда плата hot-plug, земли на плате уже разные и объединяются на материнке

Сообщение отредактировал kappafrom - Feb 11 2015, 15:00

[kappafrom]

Может, лучше выделить "чистый" кусок на общем плане земли?
В ките, например, земля одна.

интересно, где лучше объединять "шумный" и "чистый" куски земли: под микросхемой со смешанными сигналами или вблизи основного источника питания?
вот так:

или, вообще сделать как советовал __Sergey_:

Советую:
1. делать единую обширную землю вместе еще и с корпусом;
2. топологогию схемы делать такой, чтобы аналоговая часть не переплеталась с цифровой, как у Вас на картинке;
3. растащить подальше аналоговые и цифровые цепи (получится само собой если соблюсти 2).
И будет счастье.

к сожалению, нет возможности изготовить три макета. какой вариант из трех предложенных лучше?

[Corvus]

или, вообще сделать как советовал __Sergey_:

Поддерживаю этот вариант. Лучше больше внимания уделите чистоте питания аналоговой части и качественному клоку.

[aaarrr]

интересно, где лучше объединять "шумный" и "чистый" куски земли: под микросхемой со смешанными сигналами или вблизи основного источника питания?

При таком расположении вообще нет нужды что-то делить.

[kappafrom]

насчет земли понял, спасиб.

разумно ли закрывать аналоговую сторону платы ВЧ экраном? плата будет работать в условиях, отличных от тепличных, море шумов и излучения.
нагуглил следующее http://pcbtech.ru/pages/view_page/146. не понятно как быть с вертикальными разъемами на плате, если их экраном закрывать, нужны отверстия для разъемов, то есть экран будет нестандартный. если есть у кого опыт в экранировании аналоговой схемоты, поделитесь, пожалуйста