Conexión a tierra analógica y digital

3

Estoy diseñando un sistema que incorpora un FPGA, algunos ADC y algunos DAC. Tengo curiosidad por saber cuáles son mis mejores opciones para la conexión a tierra en mi sistema.

El FPGA está en su propia placa hija, pero las señales digitales provenientes de él podrían ser de hasta 25MHz. Los ADCs serán sincronizados por esta señal de 25MHz. Las señales que van a los DAC no serán más rápidas que 5MHz. Los DAC están conectados a una cadena de amplificadores operacionales, que se utilizan para generar una señal de CC de alto voltaje (entre 65V y -65V). Esta señal de CC no cambiará más rápido que 500 kHz.

A partir de la investigación que he realizado, parece que no hay One Good Way ™ para conectar a tierra analógica y digital en un circuito sensible. Dicho esto, espero que alguien con más experiencia que yo pueda evaluar qué técnica de conexión a tierra puede ser la más efectiva para mi aplicación. Inicialmente, en mi esquema, separé las bases analógicas y digitales y planeé seguir un diseño "cercado", donde una ranura larga separaría la conexión a tierra analógica y digital, y solo se conectarán en algunos lugares. Algunos de los componentes analógicos comparten rieles de alimentación entre sí, pero ninguno de ellos comparte una fuente de alimentación con los componentes digitales.

Basándome en los tipos de señales y frecuencias en las que estoy operando, ¿es lo que creo que se considera excesivo? ¿No es suficiente? Cualquier consejo es apreciado.

    
pregunta Billy Kalfus

2 respuestas

1

La mejor manera es minimizar R & L de las rutas de transporte actuales para cada una y asegúrese de que el diseño de la ruta no comparta tierra o Vcc. Esto incluye amplio espectro y DC. Esto requiere la comprensión de LdI / dt del ruido de pulso y el acoplamiento parásito en las entradas Z altas por la Z no coincidente (sig y tierra), los bucles de corriente radiada y el campo E, el acoplamiento pF de ruido a las señales.

Si las conexiones tienen una impedancia más baja que la regulación de carga compartida de origen, es posible realizar un ruido conducido. Luego, es necesario un desacoplamiento bajo de Q, LC con entradas balanceadas en el plano Agnd y corrientes de ruido de bucle pequeño usando Cap por IC, etc.

Me pregunto que todavía se utilizan capas extremadamente delgadas entre los planos de conexión a tierra y Z (f) de los planos de potencia. Hay un negocio que hace esta especialidad que comenzó hace unos 30 años.

Referencias adicionales:

  1. enlace
  2. enlace
  3. enlace
  4. enlace
  5. enlace
  6. enlace

Al observar la interferencia de s21 o la regulación de carga de s22, esperamos tener una fuente baja Z (f) y una carga Z (f) < 1% a CC, pero la relación de CA puede ser bastante diferente debido a una red RLC distribuida compleja de señales. Por lo tanto, un analizador de redes de RF es una herramienta de aprendizaje o depuración extremadamente valiosa.

  

La manera fácil de entender estas curvas para los parámetros de dispersión es que la Ley de Ohm en un divisor de voltaje es la misma que la relación de carga a fuente Z (f) en dB. Incluso la interferencia dinámica y el ingreso de ruido se pueden ver como una función de transferencia.

Cada aplicación puede ser diferente y requerir algunas de las soluciones disponibles para reducir las emanaciones o la susceptibilidad, o ambas

  • Choques CM (LF o RF)
  • líneas diferenciales equilibradas
  • protección activa en el escudo o gnd entre todas las señales A y D.
  • filtrado para reducir el ancho de banda de ruido
  • CMMR alto antes de la amplificación.
  • cuidado estricto en los terrenos compartidos de Vref para garantizar que no se comparte la corriente digital.
respondido por el Tony EE rocketscientist
0

No veo una respuesta concreta aquí. Creo que Tony está insinuando que su enfoque depende de su diseño más grande.

Dicho esto, suena como si tuvieras un diseño de señal mixta con mucha energía digital (las señales de +/- 65 VDC).

Personalmente (YMMV):

Divida los dos planos de tierra, conéctelos con diodos Schottky de espalda con espalda o con una perla de ferrita adecuada. Aprovisioné ambas e incluyo características en el diseño para ajustar la topología del terreno (0 ohmios, desacoplamiento de cascos, cualquiera que sea el potencial).

Este documento técnico es compatible con mi recomendación y es razonablemente conciso y repartido (la mayoría) de la teoría y se enfoca en aplicaciones más prácticas:

enlace

    
respondido por el Doug Lambert

Lea otras preguntas en las etiquetas