Быстродействующие ЦАПЫ и развязка цифровой, и аналоговой земель. Как правильно? Опции

[evg123]

http://elart.narod.ru/articles/article29/article29.htm
В статье(очень полезная), в пункте 4 "ЗАЗЕМЛЕНИЕ И РАЗВЯЗКА ИС СО СМЕШАННЫМИ СИГНАЛАМИ И НЕБОЛЬШИМИ ЦИФРОВЫМИ ТОКАМИ", точь-в-точь приведена схема (рис.4), как в официальных документах от AD. Дело в том что все современные DACи и ADC рассматриваются как аналоговые компоненты, несмотря на то, что имеют у себя как аналоговые, так и цифровые земли. То есть все современные DACи и ADC ставятся на аналоговую землю.
Однако, цифровые токи, написано в статье, текут по аналоговым землям и создают шум, хотя и незначительный - так как токи маленькие. Далее сказано, что чем меньше нагрузка на выводы цифровые DAC-а - то тем лучше - тем меньше цифровые токи, которые создают шум на аналоговой земле.
Какой же он незначительный- этот шум, если он очень даже значительный? Представьте себе 12-разрядный DAC на 500 Мsps, например ADS5463 от TI, (есть, прочем и по больше разрядов). Выходы - LVDS. Как известно, LVDS требует диф сопротивление нагрузки - 100 Ом, уровни - 1.4 Вольт (лог. единица) и 1 Вольт (лог. 0). Теперь, перепад тока будет (1.4 - 1.0)/100 = 4 мА - и так по 12 битам и так 500 Мегараз в секунду. Какой же это маленький шум на аналоговую землю? Или я чего-то не догоняю? Граждане объясните как можно такой девайс ставить на аналоговую землю? Далее если брать не LVDS-ные, выводы, а взять, например, обычный DAC (например - ADS809 от TI 80 Msps) - то выводы всё равно нагружены на печатную дорожку с волновым сопротивлением - где-то в 50 Ом - и какие-то пять-десять наносекунд они будут выплевывать ток порядка 50 мА * 12 выводов * 80 Мегараз в секунду. По-моему для аналоговой земли это дожен быть большой шум. Где я не прав? Кто объяснит?

[Alias]

Если хотите с высокочастотным АЦП получить хорошие параметры - высокий SFDR, большой SNR, низкий THD - забудьте про выделение отдельных полигонов для аналоговой и цифровой земель. Эти рекомендации хороши для АЦП с дискретизацией до 10MSPS и с полосой до 5-10МГц. Для ВЧ АЦП любой вырезанный и подключенный с одной стороны полигон по ВЧ - это излучающая антенна со всеми вытекающими последствиями - токами, которые побегут по этому полигону (и далее излучатся в пространство). Эти ВЧ токи (смещения) полождаются "цифрой" и бегут по "аналоговой земле", наводя сильные помехи. То же относится и к щелевым вырезам в "земле". Работайте только с многослойными платами, и не допускайте наличия шумящей "цифры" на пути аналогового сигнала. Хорошо фильтруйте аналоговое питание. Обращайте пристальное внимание на необходимость низкого фазового шума сигнала тактирования - это важнейший аспект. Говорю уверенно, так как спроектировал сотни и изготовил тысячи (я не оговорился!) устройств с АЦП 12-16 бит, до 500MSPS.

[jam]

Если хотите с высокочастотным АЦП получить хорошие параметры - высокий SFDR, большой SNR, низкий THD - забудьте про выделение отдельных полигонов для аналоговой и цифровой земель. Эти рекомендации хороши для АЦП с дискретизацией до 10MSPS и с полосой до 5-10МГц. Для ВЧ АЦП любой вырезанный и подключенный с одной стороны полигон по ВЧ - это излучающая антенна со всеми вытекающими последствиями - токами, которые побегут по этому полигону (и далее излучатся в пространство). Эти ВЧ токи (смещения) полождаются "цифрой" и бегут по "аналоговой земле", наводя сильные помехи. То же относится и к щелевым вырезам в "земле". Работайте только с многослойными платами, и не допускайте наличия шумящей "цифры" на пути аналогового сигнала. Хорошо фильтруйте аналоговое питание. Обращайте пристальное внимание на необходимость низкого фазового шума сигнала тактирования - это важнейший аспект. Говорю уверенно, так как спроектировал сотни и изготовил тысячи (я не оговорился!) устройств с АЦП 12-16 бит, до 500MSPS.

Спасибо, с этими рекомендациями нужно согласится . Однако, когда в устройстве есть ещё и малошумящая техника, то земля АЦП является слишком шумной чтобы её сделать аналоговой. Приходится разделять - в последнем дизайне разделил земли 4 раза - аналоговая земля - земля драйвера АЦП и его аналоговой части - земля цифровой части АЦП и цифровая земля. Аналоговая земля полностью в экране. Не знаю, может я перестраховываюсь и это не самое лучшее решение ,но на 40MSPS 12бит пришлось уделить внимание только тактовому генератору - запитал от отдельного источника 5в и повесил его на пол питания АЦП 3.3в через конденсатор 75pf - АЦП ad9235 - 40. Шум сразу уменьшился, стал даже немного меньше чем в даташите - земли разделены. Могли бы Вы прокоментировать такое решение?

[Alias]

Спасибо, с этими рекомендациями нужно согласится . Однако, когда в устройстве есть ещё и малошумящая техника, то земля АЦП является слишком шумной чтобы её сделать аналоговой. Приходится разделять - в последнем дизайне разделил земли 4 раза - аналоговая земля - земля драйвера АЦП и его аналоговой части - земля цифровой части АЦП и цифровая земля. Аналоговая земля полностью в экране. Не знаю, может я перестраховываюсь и это не самое лучшее решение ,но на 40MSPS 12бит пришлось уделить внимание только тактовому генератору - запитал от отдельного источника 5в и повесил его на пол питания АЦП 3.3в через конденсатор 75pf - АЦП ad9235 - 40. Шум сразу уменьшился, стал даже немного меньше чем в даташите - земли разделены. Могли бы Вы прокоментировать такое решение?

Предыдущим своим постом я объяснил свою позицию. В Вашем случае Вы работаете как-бы в переходной зоне от чисто АЦПшных рекомендаций к радиотехническим рекомендациям. Обратите внимание на то, как радисты конструируют аппаратуру ВЧ и СВЧ - тотальное заземление по контуру, безщелевое экранирование, фильтрация цепей питания и управление - это неспроста. Начиная работать с широкополосными АЦП 14-16 бит 100МГц и я столкнулся с чисто радиочастотными проблемами. И преодолеваю их тоже радиочастотными методами экранирования и заземления. Достигнутые цифры для 16-разрядных АЦП 100MSPS в системах цифрового приёма - WB SFDR (0-Найквист) 90-95дБ, WB SNR 74-76дБ, NB SDDR (10,7МГц, полоса 100кГц) 105-115дБ, NB SNR 95-100дБ. Испытательный генератор- SMA100А (кто в теме - тот оценит).

[jam]

Очень интересно Ваше мнение по перспективам быстродействующих 70db SNR АЦП - реально ли в ближайшие годы значительное удешевление 200МSPS конверторов?

[Alias]

Насчёт удешевления - я не дистрибьютер. Но по моему опыту потребителя этих АЦП - ждать существенного удешевления вряд ли стоит. Просто со временем появляются более дешёвые модели с теми же параметрами, но выполненные по другой технологии, другими компаниями...
А по параметрам - я ожидаю в ближайшую пару лет 16бит 400(500)МГц, 14 бит 800МГц(1ГГц) pipe-line. Это по результатам оценки прошлого развития. Появления 18 разрядных с частотой 100МГц и выше - это вряд ли, хотя очень нужны.

Очень интересно Ваше мнение по перспективам быстродействующих 70db SNR АЦП - реально ли в ближайшие годы значительное удешевление 200МSPS конверторов?
[/quote]