¿Cómo debo diseñar los planos de tierra para los circuitos de señal mixta, divididos o no?

Question

Nuestro circuito es como el siguiente:

Hay cuatro capas, incluyendo la superior, la de potencia, la de tierra y la inferior.

Mi manera de conectar con la tierra:

Sigo las instrucciones de Maxim: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450

Como introduce, no es necesario un corte en el plano de tierra. Ya que las corrientes de retorno de los circuitos analógicos no se solaparán con las corrientes de retorno de los circuitos digitales. Y las corrientes de alta frecuencia serán absorbidas por los pequeños condensadores.

Sin embargo, recientemente hemos contratado a una consultora muy profesional para que nos ayude a diseñar una nueva versión. Ellos diseñan de una manera diferente.

El camino del consultor

Cortan el plano de tierra en dos: el analógico y el digital. Y conectan los dos planos con resistencias de 0 Ohm cuando es necesario. Son muy profesionales, así que empiezo a pensar a su manera.

Lo que creo que su camino podría ser bueno: Sin cortar, las corrientes digitales de retorno todavía tienen la oportunidad de ir a la tierra analógica.

Lo que creo que puede estar mal: Podría haber varias conexiones entre la tierra analógica y la tierra digital. Habría bucles de tierra y se convertiría en antena.

¿Podría hacer comentarios aquí?

Answer 1

Hace algún tiempo, respondí a una pregunta similar aquí .

La primera frase, que es un eco de los comentarios aquí es:

A menos que haya una razón de peso para lo contrario, utilizo el mismo terreno en todas partes .

La nota de aplicación de Maxim está dirigida a los circuitos integrados de señal mixta, donde, a menos que se tomen precauciones, las corrientes digitales y analógicas se y el método habitual para gestionarlo es unir las tierras digitales y analógicas efectivas en un único punto (normalmente debajo del dispositivo).

Entender cómo se mueven las corrientes en el plano o planos es la clave para una buena integridad de la señal, y la regla general de poner los circuitos sensibles más alejados de la alimentación y las cosas ruidosas cerca de ella es una buena regla general, pero cada diseño necesita ser analizado para que la alimentación y las tierras estén limpias (la vía de retorno que es el 50% de la alimentación que no parece aparecer en un esquema pero es igual de importante, por supuesto).

[Actualización]

En muy limitado circunstancias, un plano dividido puede ser apropiado. Hay un equilibrio entre el esfuerzo y el rendimiento de ese esfuerzo. En un sistema ordinario de modo mixto, yo no dividiría los planos.

El ejemplo era un diseño específico que tenía corrientes de Foucault muy altas en los LEDs donde era más fácil (y apropiado) dividir los planos para evitar que esas corrientes de Foucault indujeran a los otros LEDs. Las tierras estaban unidas en la entrada de alimentación primaria de la placa.

Creo que mi punto principal sobre dónde se colocan las cosas es que los dispositivos sensibles no deben tener corrientes de retorno de otros dispositivos debajo de ellos. En un sistema con lógica de alta velocidad y ADCs, yo pondría los ADCs al final de la ruta de alimentación para que los retornos digitales no puedan interferir con las mediciones.

Tal vez no lo haya dejado tan claro como podría haber sido.

HTH

Answer 2

Dividir los aviones "como una cuestión de política" es casi siempre malo. Significa que las personas que lo defienden no pueden pensar en lo que necesita que hay que hacer, así que hay que recurrir a las reglas generales. Las resistencias de cero ohmios que conectan las regiones puede ser útil para salvar la cara del autor cuando en el hackeo de última hora para reducir los problemas, estos enlaces se conectan y eliminan aleatoriamente hasta que, con suerte, el circuito entra en especificaciones.

El hecho de que se escriba "0v" en un diagrama de circuito no significa que sea tierra.

Trace las corrientes de señal "hacia fuera" a través del circuito, y espere que la corriente de tierra regrese en la capa de tierra paralela a la trayectoria de la señal (esta es la trayectoria de Maxim de menor impedancia de CA). Si no puede, debido a un corte a través del plano de tierra (odio esos rellenos de inundación de tierra, que luego se cortan en cortinas de encaje por las pistas de señal añadidas), entonces usted tiene un problema. Me gusta colocar mis tierras, como trazos, en paralelo a mis señales. Pronto, esas trazas empezarán a formar bucles. Cada vez que se forma un bucle, es un buen punto para evaluar qué camino de corriente a través de qué impedancia de tierra puede estar presentando un pequeño voltaje a otro lugar. Si tienes un problema con estos caminos de tierra, entonces cambia tu plano ahora para desenredarlos. Es más fácil hacerlo poco a poco en esta etapa, que enrutar toda la placa y luego tratar de desenredarla. Al final, todo el suelo se llena de todos modos.

Si un circuito de alta corriente vierte corriente en un extremo de una traza, cualquier otro circuito que comparta esa traza verá parte de la tensión parásita desarrollada a través de ella.

Ese enlace de Maxim es una de las guías más claras que he leído sobre lo que hay que hacer. Sin embargo, ten en cuenta que es muy difícil mantener la cabeza y aplicarla, con un montón de CI en el tablero, y algunos consultores caros pisándote los talones y cortejando a tu jefe para ganárselo. Recuerde, profesional significa que aceptan dinero por lo que hacen, no significa desgraciadamente que entiendan lo que intentan hacer. Buena suerte.