Esquema de puesta a tierra de la fuente de alimentación externa

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Los siguientes son dos esquemas de conexión a tierra posibles para un instrumento sensible que contiene circuitos analógicos de alta ganancia y circuitos digitales potencialmente ruidosos:

Este circuito está conectado a una fuente de alimentación externa a través de un cable 1M. Hay 3 conductores de tierra separados en el cable que regresan a la tierra principal de la fuente de alimentación externa PCB.

El esquema en la primera ilustración anterior tiene un problema. El ruido digital puede ser lo suficientemente significativo como para sangrar en el circuito analógico. Originalmente, teoricé que con un capacitor de bypass grande conectado cerca de la tierra de los circuitos digitales, que cualquier ruido sería mínimo y no afectaría al circuito analógico. Normalmente esto funciona porque la tierra analógica tiene su propio conductor. Desafortunadamente, esto no siempre es cierto. Específicamente, un controlador LED (como CAT4016 o TLC5925) puede generar corrientes muy agudas. Ninguna cantidad o combinación de desvío local parece tener mucho efecto sobre los picos de voltaje generados por estos chips. Si quito los LEDs y dejo la comunicación digital no hay ruido. Pero la carga de los LED crea grandes picos de 100 mV en el cable de conexión a tierra. Si la conexión a tierra analógica está conectada localmente a la conexión a tierra, este ruido sangrará en el circuito analógico (a veces es deseable conectar la salida de un amplificador que genere corrientes más grandes a la conexión a tierra en lugar de la conexión analógica, por ejemplo). p>

En la segunda ilustración de arriba, la conexión a tierra digital tiene su propio conductor dedicado. En este caso, el problema del ruido digital se resuelve completamente. Los controladores LED y el ruido digital están completamente aislados. Mi circuito de prueba tiene una SNR de más de 100dB y sospecho que es mejor que eso, pero mi analizador es un códec barato en una caja que funciona con 5 V, por lo que su rango dinámico es limitado.

Sin embargo, aquí está el problema:

Para proporcionarle a la tierra digital su propio conductor dedicado, moví la tierra del chasis al conductor a tierra eléctrico. Por lo tanto, la descarga eléctrica en el gabinete causará un aumento significativo en la conexión a tierra. Además, la conexión a tierra es potencialmente una fuente de ruido que podría acoplarse al circuito analógico a través de blindajes y rastros adyacentes.

Entonces, la pregunta es, ¿es una buena idea compartir la conexión a tierra con la tierra del chasis? El recinto en realidad estaría conectado a tierra a través de este conductor. Solo debe tener capacitores de derivación de potencia y quizás algunas corrientes de CA más grandes. Pero no debería haber ningún DC.

Nota: en la ilustración solo se muestran los cables a tierra. Por supuesto, el cable tendría otros cables de alimentación, pero tengo una cortina razonable de que el problema tiene que ver con la conexión a tierra y, como tal, solo las redes de tierra se muestran en las ilustraciones. Así que hay muchas otras líneas eléctricas que se han omitido.

Entonces, ¿qué te parece? ¿Está bien usar la conexión a tierra eléctrica como la conexión a tierra del chasis?

    
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1 respuesta

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En algún lugar de todos esos circuitos debe tener un convertidor ADC. Ese es el punto donde las señales analógicas y digitales se encuentran. Algunos ADC incluso tienen pines gnd separados para manejar este problema.

El gnd digital luego tiene un rastro para conectarlo a la energía gnd. De esta manera, todas las conexiones a tierra de la señal están en la placa del circuito y la potencia gnd sigue su camino normal desde la placa hasta la fuente de alimentación (condensadores de lata grande y / o reguladores de voltaje). canales Ese punto tiene un rastro que va al terreno digital. El punto clave aquí es mantener sus bases analógicas y digitales en la placa. En algún punto, deben conectarse a la fuente de alimentación y los grandes capacitores de derivación electrolítica (lata) de la placa es el mejor lugar con el el ruido más bajo. Su fuente de alimentación y conexión a tierra externas también se conectarán aquí, evitando los bucles a tierra. En este punto, podría agregar un gnd de chasis o usar una resistencia de 10k 1 / 2watt si una conexión directa inserta ruido.

    
respondido por el Sparky256

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