¿Por qué exactamente se desaconseja distancia del plano de tierra?

Question

De vez en cuando me escuchar (y leer) que no es bueno separar Gnd aviones digital y analógica partes del circuito. Todo se resume en esta regla de oro: "no dividir el Gnd plano, no hacer huecos en ella." Normalmente, este viene sin una explicación clara.

El más cercano que tengo a una explicación de este enlace: http://www.hottconsultants.com/techtips/tips-slots.html. El autor señala que las corrientes de retorno se curva alrededor del espacio, de tal manera que la superficie de las áreas de las corrientes obtener grandes (las fronteras de la superficie se define por 'saliendo' y 'devolver' actual):

Las corrientes de retorno de las diferentes señales están apiñadas en las esquinas de la brecha, lo que conduce a cross-talk. La mayor área de superficie de los lazos de corriente se emiten y recoger EMC.

Tan lejos, tan bueno. Entiendo que no hay señales deben ser enrutados a través de dicha brecha. Suponiendo que mantener esa regla en mente, ¿seguiría siendo malo para hacer huecos en la Tierra plano (por ejemplo. haciendo una división entre lo analógico y digital de las piezas del circuito)?

Answer 1

Alta frecuencia de corrientes de retorno que desee seguir las corrientes hacia el exterior debido a la inductancia.

Si la fuerza de las corrientes de retorno a tomar un camino diferente, a continuación, un par de cosas malas.

1. Crear un bucle que puede recibir y transmitir la interferencia magnética.
2. Introducir extra inductancia en la ruta de señal que puede reducir la integridad de la señal.

Tenga en cuenta que las señales digitales con rápido bordes puede producir una fuerte alta frecuencia de picos, incluso si el cambio en la frecuencia es baja.

Tenga en cuenta también que el camino hacia el exterior, puede que no siempre implican sólo de pistas, puede ser dentro de un componente. Incluso si un componente ha separado analógica y digital de potencia y clavijas de tierra, probablemente hay algunas señales de cruzar la frontera en el interior del chip.

OTOH en las frecuencias bajas corrientes de tomar caminos determinado primerally por la resistencia. Así que la división de aviones puede ser una técnica útil para influir en la trayectoria de retorno de las corrientes de tomar y evitar compartido de impedancia.

Si usted tiene exactamente un lugar donde las señales de la cruz la señal mixta boundry luego dividiendo el avión hace un montón de sentido, las fuerzas analógico corrientes de retorno a permanecer en el analógico lado y digital de corrientes de retorno a permanecer en el digitial lado.

Si tiene varios lugares donde las señales de necesidad de cruzar la mezcla de la señal boundry (es decir, de múltiples Adc, múltiples interruptor analógico de chips, etc), a continuación, los beneficios de la división de conseguir mucho más cuestionable. Cada mezcla de la señal de chip necesita una conexión entre los dos planos, pero una vez que usted pone múltiples conexiones entre los planos se pierde una gran cantidad de los beneficios de la división en el primer lugar.

Answer 2

El razonamiento es muy similar a la de la tendencia a dividir los motivos de digital y analógica. Todo es cuestión de corriente de retorno

Se ha realizado una tendencia a alejarse de la división de planos de tierra y en lugar de concentrarse en la colocación de la separación Y de la consideración de la corriente de retorno de ruta.

• No dividir el plano del suelo, el uso de un sólido plano bajo tanto analógico y digital de las secciones de la tabla
• El uso de gran superficie de tierra planos de baja impedancia actual caminos de retorno
• Mantener más del 75% de la junta área para el plano de tierra
• Separado de alimentación analógicas y digitales aviones
• El uso sólido de planos de tierra junto a los aviones de potencia
• Busque todos los analógica componentes y líneas sobre la analógica plano de alimentación y digital de todos los componentes y líneas sobre el plano de alimentación digital
• No ruta huellas sobre la división en el poder los planos, a menos que si trazas que debe ir por el poder sobre el plano de división debe ser en capas adyacentes a los sólidos plano de tierra
• Pensar acerca de dónde y cómo el retorno a tierra de las corrientes de son en realidad fluye
• La partición de la PCB con analógica separada y digital secciones
• Coloque los componentes correctamente

De señal mixta lista de comprobación de diseño

• La partición de la PCB con las analógicas y digitales separadas las secciones.
• Coloque los componentes correctamente.
• Colocar la partición con los convertidores a/D.
• No dividir el plano de tierra. El uso de un sólido plano bajo, tanto en analógico y digital de las secciones de la tabla.
• La ruta de las señales digitales sólo en la sección digital de la junta. Esto se aplica a todas las capas.
• La ruta de las señales analógicas sólo en la sección analógica de la junta. Esto se aplica a todas las capas.
• Separado de alimentación analógicas y digitales de los aviones.
• No la ruta huellas sobre la división en el poder de los aviones.
• Los seguimientos que se debe ir por encima del plano de alimentación de división debe ser en capas adyacentes a la sólida plano de tierra.
• Pensar acerca de dónde y cómo la tierra de corrientes de retorno son en realidad fluye.
• El uso de enrutamiento de la disciplina.

Recuerde que la clave para el éxito del diseño de la PCB es de partición y el uso de enrutamiento de la disciplina, y no el aislamiento de los planos de tierra. Casi siempre es mejor tener un solo plano de referencia (tierra) para su sistema.

(copiado de los enlaces de abajo para archivar)

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

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

Answer 3

La prioridad #1 es la colocación de las cosas en el lugar correcto en su consejo de administración.

Por ejemplo, si usted tiene el poder de entrada conector de la izquierda, el controlador de motor y sus conectores de salida de la derecha, y el sensible analógica de los bits en el medio, usted está apagado a un mal comienzo.

Mejor colocar el conector de alimentación a la derecha junto a la alta salida de corriente, lo que hace que las altas intensidades de flujo, naturalmente, de una manera que hace que su trabajo sea más fácil.

También el mejor de la OMI es dividir los planos (AGND, DGND), luego colocar todos los componentes en el correspondiente plano de entonces, en el final... quitar la división y convertirlo en un sólido plano de tierra. Esto te obliga a hacer una buena colocación.

Para el resto, esta pregunta es más o menos el mismo, os aconsejo la lectura de las respuestas.

Answer 4

Este es un tema difícil, a menudo con información contradictoria. Un ejemplo común donde esta surge es cuando se establecen los de cobre para convertidores de analógico a digital. A menudo las hojas de datos especificar mantener el analógica de retorno a tierra separada de la porción y sólo atarlos juntos en un punto. Las hojas de datos a menudo se especifica que la exactitud especificada sólo puede lograrse cuando el chip está conectado a tierra de esta manera.

Si la totalidad de la junta directiva fue uno AtoD chip, entonces este sería fácil, pero cuando se empiezan a mezclar DtoA, los amplificadores, los comparadores, y los circuitos digitales, este rápidamente se convierte en impracticable.

No voy a repetir lo que otros han dicho acerca de la buena disposición de prácticas. Similar a la de resistencias en paralelo, la corriente fluirá en el camino de menos resistencia. En alta frecuencia, la inductancia de las tablas puede contribuir significativo de la reactancia. El camino de la reactancia de la corriente de retorno sería justo debajo de la traza de la señal en el plano del suelo.

Cuando existen deficiencias en el plano de tierra, la corriente de retorno tiene que tomar una ruta más larga de regreso a la fuente que se traduce en un bucle de mayor y mayor inductancia.

Para obtener información más detallada sobre este tema, recomiendo la Compatibilidad Electromagnética de Ingeniería Henry W. Ott. Es la biblia de EMC.