Jump to content

    

Разделение аналоговой и цифровой земель

cioma и другие товарищи!

К сожалению, в аналогово-цифровом бардаке никакие Ом'ы не проходят, пытался в своё время елозить омметром.

 

Тут в одном оффтопике рассказывали как человек пытался измерить волновое сопротивление коаксиального кабеля омметром ;)

 

Как видно из моего ответа я говорю о полном (!) сопротивлении (т.е. активная + реактивная часть, отсюда и математический термин "комплексный")

Share this post


Link to post
Share on other sites

sergunas

 

Рассмотрим в качестве примера преобразователь сигнала ПЧ в синфазный и квадратурный сигналы, в цифровом виде поступающие с блока далее для обработки.Частота сигнала ПЧ несколько десятков МГЦ.

 

Практически-это набор блоков ,состоящий из аналоговой части -усилителя ПЧ-полосового фильтра,фазорасщепителя,преобразователей частоты, усилителей видеосигнала с ФНЧ и цифровой части-два АЦП с обеспечивающим их работу хозяйством.

 

Разрабатываете каждый подблок блока поотдельности с учётом рекомендаций ОТТ&К;земля на плате замкнута по контуру,поскольку аналоговые схемы будут прикрыты сверху металлической крышкой-внутри находятся пассивные и активные элементы. Проводите наладку каждого подблока отдельно,закрываете его крышкой и вновь проверяете параметры подблока.Аналогично настраиваете подблоки АЦП,подключая к выходу АЦП подблок ЦАП и контролируя сквозные параметры.

 

Устанавливаете аналоговые и цифровые подблоки, проводите наладку аналоговой части до входа подблоков АЦП, соединяя блоки между собой коаксиальным кабелем, а затем уже проверяете работу преобразователя в целом.

 

Разводка питания на разъеме преобразователя такова, что питающие контакты,например, +5В ,+12В,-5В с помощью контактов земли разделены друг относительно друга на максимально большое расстояние.

 

Очень важным моментом является вопрос подбора испытательных сигналов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Здравствуйте, уважаемые коллеги.

 

Возник вопрос с разделением земель. Имеется модуль стандарта CPCI размера 6U, на нём решено поставить 4 АЦП с частотой дискретизации 250 МГц и ДСП процессор TMS. Ещё до кучи будут несколько плис и мост. Cуть в том, что плата разделена на 2 части ,аналоговую и цифровую. Входы АЦП представляют собой стандартные SMA разъёмы которые сидят на планке самой кассеты. Но есть проблема- корпуса этих самых разъёмов являются ничем иным как аналоговой землёй, и когда я их сажаю на планку (корпус) у меня аналог попадает на общий корпус всего изделия. Как быть? На мой взгляд есть 3 варианта:

 

1. Изоляция разъёмов от планки. Не очень удобно и возможно случайное контактирование с корпусом.

2. Развязка трансом. Поставить маленькие трансы, один конец на АЦП , а другой на маленький пятак соединённый с разъёмами и с корпусом ,соответственно.

3. Соединить "намертво" аналоговую землю и корпус всего изделия (думаю не прокатит)

 

 

Кто сталкивался, помогите пожалуйста.

Edited by microstrip_shf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Во многих примерах Texas Instruments АЦП развязываются по земле при помощи сигнальных трансформаторов. Мне кажется это оптимальное решение

для Вашего случая. Например вот здесь есть подобный пример http://focus.ti.com/lit/ug/slwu010c/slwu010c.pdf

Edited by vvvv

Share this post


Link to post
Share on other sites
А если из расчёта, что питание на плату поступает одно +5V, а потом планируется LDO на 3.3В для цифровой схемы и другая LDO на 3.3В для аналоговой схемы.

Это, вероятно, будет большой ошибкой. Навряд ли вы добьётесь чего-нибудь путного от такого варианта. Общего источника не должно быть. У вас будут сплошные петли. Тогда уж просто взять питание аналога от цифры - так хоть будет возможность избавиться от петель. Если у вас источники питаний разные, так они и должны быть разными.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Это, вероятно, будет большой ошибкой. Навряд ли вы добьётесь чего-нибудь путного от такого варианта. Общего источника не должно быть. У вас будут сплошные петли. Тогда уж просто взять питание аналога от цифры - так хоть будет возможность избавиться от петель. Если у вас источники питаний разные, так они и должны быть разными.
Это не так. В этом сл. под GND выделяют отдельный слой ПП, м. б. и более одного.

Аналоговые и цифровые части устройства группируются на разных участках ПП.

Edited by evgeny_ch

Share this post


Link to post
Share on other sites
Абсолютно согласен, лучше книжки не встречал Linear Circuit Design Handbook

SECTION 12-3

Grounding

page 863

 

От себя могу добавить, что разделение эффективно для не очень высоких частот. При неудачной разводке аналоговой и цифровой земель можно получить щелевую антенну с резонансной частотой близкой к одной из частот (или гармоники) работы устройства и результат будет прямо противоположный.

 

Согласен с rloc по поводу эффективности разделения земель только для невысоких частот. На практике пытались по-разному разделить земли, подбирали оптимальные места для перемычек и прочее. В результате оптимальным оказалось использование одной земли и правильное размещение компонентов. Под правильным размещением подразумевается такое размещение, при котором возвратные токи цифровых компонентов не потекут через аналоговые компоненты. Возвратный ток течет по пути наименьшей индуктивности (на частотах выше 1МГц), а, стало быть, при использование сплошного полигона земли, возвратный ток течет прямо под сигналом. С учетом этого размещайте компоненты.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Многие, принимают принцип деления аналоговых и цифровых земель как догму - это не так!!

Далеко не всегда есть необходимость в этом делении, это чаще вредно, чем полезно.

Чтобы дать конкретные рекомендации, нужно знать много условий начиная от характеристик сигналов и кончая расположением портов аналоговых и цифровых на плате.

Мои универсальные рекомендации такие:

1. Землю не режем!

2. Аналоговые цепи делаем как можно короче.

3. Делаем прямолинейную геометрическую топологию: Аналоговый вход - аналоговые цепи - АЦП/ЦАП - цифровые цепи.

4. Импульсные питалки и прочая ересь - на противоположном конце платы от аналоговых цепей.

5. Аналоговое питание отделить индуктивностью ~10 мкГн дополнительно к отдельному источнику.

Так работать будет всегда и недёжно.

Резня земли на аналоговую и цифровую нужна только в том случае, если не возможно выполнить пункт 3, да и то не всегда.

 

Вот аргументы:

Если землю резать, то резко увеличивается ее импеданс, а токи помех могут затечь от стоек крепления и от корпусов разъёмов, в итоге эффект получится отрицательным.

Разрезанная земля существенно ухудшает температурный режим прибора.

Разрезанная земля работает только в комплексе с рядом других мер по подавлению помех, как то развязки по питанию, ферритовые шайбы подавления синфазки по входным портам - это весьма хлопотно.

Edited by __Sergey_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Очень хорошая тема, и много полезных ссылок.

 

Но у меня есть еще вопрос.

Просматривая рекомендуемую типовую схему включения для высокоскоростного ЦАП ADV7127, нашел на стр.14, рис. 25 фильтр по питанию с двумя ферритовыми бусинками. Против той, что цепи питания возражений не имею, а та, что в цепи GND не понятна зачем.

При скачке тока в бусинке, что на GND возникнет э.д.с. самоиндукции, что может дать скачек потенциала на общем выводе ИМС, а это вроде бы никому не нужно и рассматривается как высокочастотная импульсная помеха. То есть, я бы эту бусинку не ставил.

Какое у кого будет мнение по части бусинки в цепи GND, она полезна или вредна?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Очень хорошая тема, и много полезных ссылок.

 

Но у меня есть еще вопрос.

Просматривая рекомендуемую типовую схему включения для высокоскоростного ЦАП ADV7127, нашел на стр.14, рис. 25 фильтр по питанию с двумя ферритовыми бусинками. Против той, что цепи питания возражений не имею, а та, что в цепи GND не понятна зачем.

При скачке тока в бусинке, что на GND возникнет э.д.с. самоиндукции, что может дать скачек потенциала на общем выводе ИМС, а это вроде бы никому не нужно и рассматривается как высокочастотная импульсная помеха. То есть, я бы эту бусинку не ставил.

Какое у кого будет мнение по части бусинки в цепи GND, она полезна или вредна?

 

У этого ЦАПа нет отдельной аналоговой земли. Зачем её отделили шайбой - мне тоже не понятно.

Более того, на эту землю, отделённую шайбой, затечёт импульсное напряжение от входов и особенно от клоков, что особенно страшно. В итоге помеха существенной амплитуды окажется на аналоговой земле и экране выходного кабеля. Врядли это приведёт к чему-то хорошему, по ЕМС такой прибор не пройдет точно.

Если кто-то знает, чем руководствовались АДшники при таком решении - очень интересно знать.

Я бы не ставил эту шайбу по земле, а поставил бы на выходной кабель после разъёма, либо чип-CMR (у мюраты есть) до разъёма.

Share this post


Link to post
Share on other sites

к __Sergey_

Да вот и я думаю также...

 

Несколько раз встречал рекомендации соединять цифровую и аналоговую земли (полигоны) перемычкой с ферритовой бусинкой.

По сути это дроссель, а в нем э.д.с самоиндукции может импульсно менять потенциал аналоговой земли. Кому это надо и зачем?

В чем тонкая суть этого приема с бусинкой?

Edited by Serhiy_UA

Share this post


Link to post
Share on other sites
В чем тонкая суть этого приема с бусинкой?

Помимо бусины еще диоды Шотки ставят между землями, как раз для того чтобы не допустить разницы потенциалов между ними

Share this post


Link to post
Share on other sites

помнится тут на огороде две книжки лежало

переводные отсканированные

там много полезного на эту тему и не только

 

Конструирование высокочастотных цифровых устройств

и

высокоскоростная передача цифровых данных

 

обе Говарда Джонсона и Мартина Грэхема

 

 

рекомендую

(у самого теперь в бумажном виде ;) )

Share this post


Link to post
Share on other sites
Помимо бусины еще диоды Шотки ставят между землями, как раз для того чтобы не допустить разницы потенциалов между ними

Не понимаю, объясните...

Разницы потенциалов между GND и AGND не будет, если они соединены накоротко проводником. Причем здесь диод Шотки между этими землями, он даст разницу потенциалов около 0.3В, и это значение еще зависит от протекающего через диод тока.

Так что с бусинкой между землями я все одно не понял.

 

 

к micci_n

Спасибо за ссылку, попробую найти.

В плане теории конструирования у меня настольная книга

Кечиев Л.Н. "Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры" от 2007.

Там по поводу бусинки между землями ничего нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this