Riel de voltaje analógico y digital

No hay razón para que sus motivos deban ser diferentes. Sin embargo, a menudo es el caso que son, para reducir el ruido. Los circuitos digitales, por naturaleza, dibujan corriente en sobretensiones, cada vez que cambian. Estas corrientes fluyen a través del riel de suministro y también a tierra .

Por lo general, "circuito analógico" implica que en algún lugar hay una señal relativa a tierra y un deseo de medirla sin mucho ruido. Pero, si todas estas puntas de corriente de los circuitos digitales fluyen en la tierra analógica, entonces el voltaje en la tierra analógica cambiará con la corriente, porque la tierra tiene una resistencia e inductancia distintas de cero (\ $ E = IR \ $). Dado que todas las señales analógicas se definen en relación con esta tensión de "tierra", si hay ruido en la tierra, hay ruido en las señales.

Ejemplo:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

\ $ I_ {dig} \ $ representa la corriente extraída de la fuente de alimentación por el circuito digital. Esto consistirá en simplemente cambiar el ruido. Por supuesto, intentamos filtrar esto con los condensadores a través de los rieles de la fuente de alimentación, lo que reduce el ruido significativamente, pero no puede eliminarlo por completo.

\ $ V_ {sig} \ $ es una señal analógica que deseamos medir. \ $ V_ {de medida} \ $ es un dispositivo analógico que lo mide.

\ $ R_1 \ $ es la resistencia de la traza al suelo.

A medida que esta corriente (\ $ I_ {dig} \ $) fluye a través de la traza a tierra compartida con el circuito analógico, se crea un voltaje correspondiente en \ $ R_1 \ $ por la ley de Ohm: \ $ V_ {ruido} = I_ {dig} \ cdot R_1 \ $. Desde la perspectiva de nuestro dispositivo que mide la señal, este ruido está en serie con la señal y no tiene forma de separarlos.

Sin embargo, si los circuitos digitales estuvieran conectados a una traza a tierra diferente, conectada a la traza a tierra analógica en un solo punto, entonces la corriente del circuito digital (\ $ I_ {dig} \ $) no podría fluir a través de \ $ R_1 \ $, y el problema se evita.

^{simular este circuito}

Ahora no hay corriente en R1, así que no hay voltaje, por lo tanto no hay ruido.

Tenga en cuenta que esta lógica se aplica por igual a los lados positivo y negativo (es decir, a tierra) de los rieles de suministro. La corriente solo puede fluir en un circuito, es decir, desde la batería, a través del componente, regresando a través de la tierra, y luego regresando a la fuente de alimentación.

Separar los rieles de alimentación analógicos y digitales puede evitar que las corrientes de los circuitos digitales fluyan en los rieles de alimentación analógicos, pero si comparten una fuente de alimentación, la tensión de la fuente de alimentación aún puede tener ruido agregado, ya que no está suministrando una fuente de alimentación. corriente constante. Considere cómo se ve el circuito con rieles de suministro separados, pero con conductores que no son perfectos:

^{simular este circuito}

Nuevamente, estos no son en realidad resistencias, pero representan la pequeña resistencia de los cables, la resistencia interna de la batería, etc.

Su fuente de alimentación siempre tendrá una pequeña impedancia, \ $ R_ {bat} \ $, y la tensión de alimentación cambiará de acuerdo con la corriente que fluye a través de la fuente. Un buen circuito analógico se diseñará para ser insensible al voltaje de la fuente de alimentación por este motivo, y si busca en una hoja de datos del amplificador operacional, encontrará el PSRR , o proporción de rechazo de la fuente de alimentación, que especifica la medida en que los cambios en la tensión de alimentación no afectan a la salida.