Prácticas recomendadas de rieles digitales / analógicos mixtos y componentes de cambio de nivel

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Estoy diseñando una placa con un dominio analógico de ± 2.5V y un dominio digital de 3.3V donde el espacio es un bien escaso. Las conexiones a tierra digitales y analógicas solo se conectan en un solo punto cerca de los suministros. Como tal, estoy usando / eligiendo entre algunos componentes que tienen cambios de nivel integrados para interactuar directamente con el dominio digital de 3.3V. Algunas de las opciones son:

Este es un diseño de bajo ruido donde se medirán las señales analógicas en el rango de 1µV. Los principales convertidores A / D tienen conexiones de suministro analógicas y digitales separadas y su frecuencia Nyquist es de 1MHz. Este problema se aplica particularmente a los conmutadores analógicos, pero es una preocupación mucho menor para los D / As, ya que cualquiera de estos servirá para propósitos auxiliares y estará acoplado a CA en las rutas de señal.

Sin embargo, el 0.8V que el riel 3.3V está por encima del riel analógico presenta problemas, ya que sesgará los diodos de protección en algunos de estos componentes. Lo mismo puede decirse de las corrientes de retorno digital si conecto algunos de estos terminales de tierra de componente a la tierra analógica.

Mi ruta de acción prevista es:

  • Conecte todas las señales digitales (muy lentas) a los conmutadores a través de resistencias de 10 kΩ, limitando así la corriente a través de los diodos de protección ESD en la fuente analógica a < 80µA. (El máximo indicado para el interruptor es ~ 20mA, el consumo de energía en el riel analógico es > 10mA) Con el capacitor de bypass de 0.1µF, estos formarán un filtro de paso bajo de ~ 200Hz.
  • Posiblemente agregue ferritas al riel de suministro de +2.5 a los interruptores analógicos (después del capacitor de derivación) para reducir aún más la inyección de ruido en la fuente analógica.
  • Utilice la conexión a tierra y el suministro digital para D / As. Posiblemente con algún filtrado de su salida.

¿Parece razonable este plan de acción?

¿Hay algo que no esté considerando?

    
pregunta Edgar Brown

1 respuesta

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Un terreno de estrella (punto único común) es un enfoque tradicional, pero algo pesado. Las aberturas en el plano de tierra pueden causar otros problemas de EMC para trazas que cruzan este límite sin condiciones.

El punto principal es mantener el ruido digital de los circuitos analógicos sensibles. Las corrientes de retorno en los caminos de tierra pueden dar lugar a pequeñas diferencias de voltaje.

La opinión moderna (ya que no es tan claro que cualquiera de los dos es el mejor en todos los casos) es utilizar un único plano de tierra de baja impedancia y usar reglas de enrutamiento para separar sus retornos digitales de su analógico. Los bucles de corriente pequeños, como los de los suministros de conmutación, deben estar lo más ajustados posible y conectarse en un solo punto al plano, de modo que las corrientes de bucle grandes no interrumpan los circuitos circundantes de forma mensurable.

No hace falta decir que las señales digitales y de conmutación deben estar lo más alejadas posible de las señales analógicas sensibles, pero no hay que obsesionarse con ellas. Están coexistiendo bien en el chip, que es más pequeño que el tablero.

Intente elegir un IC que tenga señales en gran parte digitales en un lado, y las señales analógicas más sensibles en el otro, lo que facilita el diseño. La mayoría de los nuevos cumplen este protocolo.

Finalmente, algunos rastros de protección alrededor de las entradas analógicas pueden reducir la interferencia aún más si es necesario.

    
respondido por el Cristobol Polychronopolis

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