Наистина ли трябва да разделя земната равнина на аналогови и цифрови части

Предстои ми да проектирам първата си печатна платка като част от дипломния си проект. Разбира се, в началото се опитвам да науча колкото се може повече. Част от изследването намерих тази статия от три части, което предполага, че е ненужно и в някои случаи дори вредно разделянето на земната равнина на частично аналогови и частично цифрови, което противоречи на наученото от проф. Също така прочетох всички теми на този сайт, които се отнасят до планове/земни разливи. Въпреки че мнозинството се съгласява със статията, все още има няколко мнения, които защитават разделен основен план. например

Като начинаещ в дизайна на печатни платки ми се струва объркващо и трудно да реша кой е прав и какъв подход да предприемем. И така, трябва ли да разделя земната равнина на аналогови и цифрови части? Имам предвид физическо разделяне, или с изрязване на печатни платки, или с отделни полигони за DGND и AGND (или не свързани или свързани в една точка)

Може би, за да ви позволя да дадете препоръка, адаптирана към бъдещата ми платка, ще ви разкажа за нея.

ПХБ ще бъде проектирана в безплатната версия на Eagle => 2 слоя

Печатната платка е предназначена за тестване и точно измерване (ток и напрежение) на литиеви батерии. Платката трябва да се управлява от Raspberry Pi чрез цифров интерфейс (GPIO/SPI (40 kHz)). На борда ще има 3 преобразувателя на данни (AD5684R, MAX5318, AD7175-2) и конектори за предварително изграден RTC модул от цифровата страна. Аналоговото захранване идва от външно захранване, регулирано чрез вграден регулатор на напрежение LT3042 (5.49 V). В допълнение, има референтно напрежение LT6655B 5 V. Аналоговата част е основно DC верига, единственият наистина HF е вътрешният 16 MHz часовник на ADC.

Цифровите 3.3V (главно за захранване на цифрови интерфейси) ще идват от Raspberry PI. По този начин ще има 2 връзки към земята: външно захранване и цифров интерфейс на Raspberry Pi.

В тази връзка, още един въпрос: по отношение на фигура 3, как да се уверя, че токовете за обратна връзка от цифровите интерфейси текат към правилната земна връзка (не забравяйте, че имам 2)?

Друго безпокойство: може ли електрическата разпределителна верига да наруши чувствителните измервания? Щях да ги разделя, като насочих захранването към долния слой, но това вече не е добра идея с монолитен план на пода

И докато все още се чудя: Ако приемем повече или по-малко монолитна земна равнина отдолу и слой сигнал/компонент отгоре, какъв е най-добрият начин да свържете отрицателната страна на байпасните кондензатори към земната равнина?

Трябва да мислите по отношение на споделен импеданс (без съпротивление, наистина импеданс).

Помислете за частите на веригата, които използват GND като 0V еталон за чувствителни аналогови цели. Очевидно е, че искате всяка от тези "0V референции" да бъде с еднакъв потенциал "0V". Токът, протичащ през равнината на GND, ще въведе допълнително напрежение на грешка над "0V" на всеки чип.

Сега нарисувайте диаграма на вашето GND, с токове, протичащи през него.

Ако не разделите равнината, но през нея текат високи токове, защото поставяте съединителя за входяща мощност от лявата страна, съединителя за изходна мощност от дясната страна и битовете супер чувствителен аналог в средата, тогава вие може да има проблем поради високия ток, протичащ през GND и създаващ градиент на напрежението.

В зависимост от честотата, помислете за импеданс (т.е. индуктивност, а не само съпротивление).

Сега има няколко решения за това.

Можете да поставите захранващите съединители на по-разумни места (т.е. вход за захранване до контакта), така че високите токове да не попадат в равнината на GND. Това се отнася за всички текущи контури, които носят големи, шумни или високи di/dt токове, като вътрешните контури на DCDC, или контурите между него и неговия товар (например процесор) или дори черния път между отделянето шапка с козирка. и чипа, който той дисоциира.

Уверете се, че знаете къде са тези цикли! Подредете ги по проблем (приблизително "зона * di/dt" за променлив ток или "зона * I" за постоянен ток). Разполагането е от съществено значение. Доброто разположение с тесни контури на тока прави оформлението много по-малко сложно.

Можете да използвате диференциални усилватели и ADC, които игнорират шума в общия режим.

Това е задължително, ако напрежението, което трябва да се открие, е на висок страничен токов шунт. Сега да предположим, че използвате настоящ усилвател за усилване например. Не забравяйте, че напрежението на неговия щифт "референтен изход" (често неправилно обозначен "GND") се добавя директно към изхода. така че не залепвайте смисловия усилвател между два MOSFET-а с неговия щифт "GND" в средата на пътя на обратната връзка с ток "мотор" .

Можете също да разделите самолета, но тогава трябва да решите къде ще го разделите. И (тук нещата стават гадни), когато свържете двете си основи заедно в DC (или на високи честоти, ако използвате изолатори .

Нека назовем вашите два модела AGND и PGND (аналогов и захранващ). Някои казват да се разделят и да се присъединят към AGND/PGND или AGND/DGND под ADC. Това означава, че всеки ток, който преминава между AGND и PGND, трябва да се влива в земната връзка под ADC сега, което е възможно най-лошото място.