jordplan och jordplan (analog + digital)

[jesse]

Hur tänker jag när jag ska ha jordplan på ett kretskort med både analoga och digitala kretsar?

Givetvis så delar jag upp det så att jag sätter digitala kretsar på ett ställe och analoga på ett annat. Men det luriga i mitt fall just nu är t.ex AD-omvandlaren som har dels en analog del, dels en digital del (I2C). Den har en stor jord-padd i mitten och flera GND-pinnar. Men den har också en analog "com"-ingång som är den nivå man har som signaljord för den analoga delen. Hur ska jag tänka för att inte digitala störningar spiller över till "com"-delen? Här kommer del av schema. Jag har valt att ha två olika jordar för att kunna skilja på dem. triangeln är "analog" och den med vågräta streck är den "digitala" jorden.

Ska jag ha ett stort sammanhängande jordplan för både analog och digital och bara skilja det åt genom komponenternas placering? Eller ska jag ha två stora jordplan på var sin sida om ADC:n och koppla samman dem i en punkt? Och var kopplas de samman i så fall? Eller finns det bättre förslag?

[psynoise]

Jag är skeptiskt till uppdelade jordplan då dessa ändå ska kopplas ihop någon stans. Vid kopplingen mellan jordplanen blir impedansen högre vilket mycket väl kan skapa störningar.

I en miljö med mycket störningar är det kanske bäst att filtrera varje spänningsmatning till analoga kretsar. På andra hållet kan det vara bra att filtrera matningenspänningen till digitala kretsar. Varför inte både använda LC-filter för höga frekvenser och lokal spänningsregulator för lägre frekvenser. Sedan kan jag tänka mig att spänningsregulatorer kan skilja stort idag där vissa har bättre respons än andra.

Man annars är det säkert enklast att mäta på en prototyp och kontrollera samtliga nät med låg brusmarginal.

[grym]

ett jordplan där man har komponenterna och matning så det inte blir problem

ex, om man har ad i mitten, så har man även spänningsmatningens nolla där, det ska inte vara så att man har matningen så att strömmarna från digitaldelens nolla går igenom analogdelens nolla

behöver man nämna avstörningen av matningar med?

[bearing]

Det här är mina tankar. Men jag är absolut inte någon specialist. Pricken i mitten är ingående jordmatning.

[TomasL]

Nu rekommenderar man väl att ha skilda jordplan för analogt och digitalt, ihopkopplade på en enda punkt, och kondingar samt dubbelriktade schottky mot chassijord.

Notera dock att till exempel en AD/DA-omvandlare med skilda signaljord, alltid ansluts till den analoga jorden.

[blueint]

Ti: ADC12D1800 12-bit, enkel 3,6 Gsps BGA A/D har i sitt datablad på sidan 61 en beskrivning med illustration som kanske kan vara användbar?

Annars har jag sett att A/D legat anslutna till två jordplan och att dessa knutits ihop via någon induktans (om jag minns rätt).

[TomasL]

Det beror väl iofs på hur AD'n är konstruerad, men de flesta datablad jag läst, så rekommenderas det att den bägge signaljordar ansluts till samma jordplan, dvs det analoga jordplanet.
Har något papper liggande om detta någonstans, just nu vt jag dock inte var, vill minnas att det var AD som publicerade det dock.

[TomasL]

Nu hittade jag dem:
http://www.analog.com/static/imported-f ... MT-031.pdf
http://www.analog.com/library/analogDia ... layout.pdf

The ADCs and DACs (and other mixed-signal ICs) with low digital currents should generally be treated as analog components and also grounded and decoupled to the analog ground plane. At first glance, this may seem somewhat contradictory, since a converter has an analog and digital interface and usually has pins designated as analog ground (AGND) and digital ground (DGND). The diagram shown in Figure 5 will help to explain this seeming dilemma.

[psynoise]

Nu rekommenderar man väl att ha skilda jordplan för analogt och digitalt

Vad halvledartillverkarna säger kan vara helt taget ur luften vilket jag både fått höra av experter och på EMC-kurs. Problemet är att de sällan tittar på en hel produkt ute i fält och att själva tillverkaren saknar kompetens då utveckling och tillverkning idag ofta sker i skilda bolag.

För en analog till digital omvandlare är det viktigt att spänningen över denna är korrekt och inte minst dess referens. Därav skulle jag rekommendera låg impedans ner till DC/DC enligt Bearings figur. Dock blir det säkert bäst i många fall att hela mönsterkortet får ett jordplan för lägsta impedans även hos låga frekvenskomponenter. Att då dela upp jordplanet resulterar endast i att impedansen blir högre för analog matning i jämförelse. Vidare kan även strömmar från digitallogik skapa spänningsstörningar i knutpunkten mellan analogt och digitalt.

[PF013]

Det finns enstaka applikationer då det kan bli bättre av att dela jordplanet (när det rör sig om låga frekvenser och extrema analoga känsligheter, tänk audio med 20+ bitar sann dynamik). Men om man inte är beredd att offra åtskilliga manmånader på simuleringar och mätningar (och ett antal prototypsvängar) så skulle jag säga att jordplanet ska vara obrutet och ha så låg impedans som möjligt mellan alla punkter. Och förstås, bra filtrering av analoga matningar, hålla analoga signaler borta från digitala signaler, hålla flanktiderna på de digitala signalerna så långa som möjligt, bra avkoppling på matningsplanen till de digitala kretsarna, och tusen andra saker...

[Swech]

Det är väl så att från databladet så är COM mer en nollreferens än en
GND matning till analogdelen eftersom spänningen på den kan vara större än GND

Jag hade kört med ett separat plan för analog COM (GND)

Swech

[prototypen]

Jag skulle gjort ett enda jordplan.
Den förklaring jag fått är att man har en dedikerad pinne för analogjord då de digitala jordarna / bondningarna har både induktans och resistans.
Att sätta analogdelen åt ena hållet och digitalt åt andra är väl självklart.
Att matnings spänningen inte ska gå via varken analog eller digital planshalvan är ju också bra.

Och avkoppling avkoppling och avkoppling.

Protte

[E Kafeman]

Om möjligt undviker man alltid att mixa digtala returströmmar i jordplan med analoga jordströmmar. Samma gäller för spänningmatningen fast här är problemet mer uppenbart att en analog småsignal inte bör hämta sin strömförsörjning halvägs på en kraftlina som distribuerar strömförsörjning till digitala kretsar. Det hjälper inte ens med oändligt stort jordplan då den begränsade utbredningshastigheten gör att det ändå uppstår överlagade spänningsdifferenser. AD-kretsar är lite speciella då det gäller detta med jordplan. Kretsen är en ändterminering av en analog signal så inga analoga signaler har behov av att fortsätta ifrån kretsen och således har den ingen returjord för sådana signaler att bekymra sej över. Samma fast omvänt på den digital sidan. Normal är resp spänningmatnings och jord-pinnar anppasade för detta en den allmängiltig AD-lösning från http://www.hottconsultants.com/techtips ... plane.html

Ingen ström ska gå igenom från analog till digital sida och måste man ändå det ska ström-looparean hållas kortast möjlig och eventell strömslinga ska returneras, inte koppla ned på godtycklig plats på jordplanet.

En modern fullpackad telefon har typiskt 5 jordplan, kanske fler ändå plus i kretskortet integrerade guard traces och dedikerade transmission ledningar med egen jord, plus skärmkåpor där elektroniken för en viss funktion isoleras i egna öar. Ibland fungerar det inte ändå.

[MiaM]

Det här kan väl jämföras med att bygga slutsteg.

En förekommande variant är att man har en gemensam jordpunkt vid nätdelens glättningskondingar, och därifrån strålar det ut jordledare till högtalarutgångar, till den "kraftiga" halvan av förstärkarkorten, och till ingångskontakternas signaljord. Från ingångskontakterna kan det sen gå skärmad kabel till förstärkarkorten, där skärmen används för att jorda den "svaga" halvan av förstärkarkorten. Exempel på detta är (om jag inte minns fel) Elektors klassiker Crescendo.

[superx]

Jag tycker parallellen till slutsteg är haltande. Där är det stora strömmar vid låga frekvenser som är problem. Här är det väl snarare små strömmar vid höga frekvenser.

Jag skulle jorda allt i samma jordplan (vilket i princip alltid rekommenderas i databladen). Ev. kan man dela på planen som Kafemans bild visar, men bara om man vet att det behövs skulle jag säga. Att dela på planen innebär mycket större risk för problem med EMC dessutom.