¿Qué precauciones debo tomar al mezclar audio analógico y digital en el mismo tablero?

Nunca he tenido un problema con el hecho de que I2C sea audible en un circuito que incluye el uso de resistencias ajustables I2C en un preamplificador de micrófono de ganancia de 60dB, así que dudo que tengas muchos problemas, pero aquí hay algunas ideas.

Evita usar múltiples planos de tierra a menos que realmente lo necesites. Fácilmente puede causar más problemas de ruido de los que resuelve si no es muy cuidadoso para evitar enviar cualquier señal a través de la división en el avión. A menos que su objetivo sea una fidelidad muy alta, use un solo plano de tierra sólida. En general, encontrará que casi todos los IC de señal mixta requerirán conexiones / fuentes analógicas y digitales separadas. Si bien esto es excelente en un mundo ideal, si no tiene el espacio para hacerlo correctamente, causará más problemas de ruido de los que resolverá. Por ejemplo, es mejor utilizar una única fuente de alimentación con un filtro LC en frente de la entrada analógica que si estuviera ejecutando una fuente separada en todo el tablero en una traza de 15mil.

Otros pensamientos:

• Use un reloj I2C por encima del rango de audio, 40 kHz o superior. Utilice las resistencias de arranque más grandes que pueda, dada la velocidad de su autobús. Esto limita la corriente y por lo tanto la generación de ruido. También asegúrese de que el bus I2C no esté sonando, si se utiliza la terminación en serie en todos los dispositivos (la resistencia de 40-50ohm debería estar bien). Haga coincidir los rastros de I2C a 50ohm si puede y haga 1 recorrido largo a través de todos los dispositivos en lugar de T-ing del bus.
• Un solo plano de tierra sólida. Recuerde que las señales de alta frecuencia seguirán la ruta de menor inductancia a tierra, no la ruta de menor resistencia. Teniendo esto en cuenta, coloque el PCB de modo que las corrientes de tierra de las partes digitales no viajen por debajo de las partes analógicas.
• Desacoplamiento adecuado, no use resistencias. Debe calcular esto para su diseño particular, pero una tapa de cerámica de 0.1uF y 10nF por pin de potencia y más grandes, las tapas de 10uF por IC o sección importante es generalmente una apuesta segura. Siempre coloque las tapas lo más cerca posible del pin de alimentación y llegue a tierra lo antes posible. No seas tacaño con las vías, incluso si usas varias vías a tierra para cada límite de desacoplamiento no es una mala idea si tienes el espacio.
• Use una fuente de alimentación regulada por separado o use un filtro LC para segmentar una fuente analógica de la fuente digital. Si usa un plano dividido, de nuevo no puede cruzar esta división en una capa adyacente con CUALQUIER trazas.
• Use protección alrededor de cualquier componente analógico sensible o pines. Los anillos de tierra alrededor de las entradas del amplificador operacional, etc. De hecho, un vertido de tierra sobre la superficie de la sección analógica no es una mala idea, siempre y cuando esté correctamente acoplado al plano de tierra (muchas vías) y no tenga cobre huérfano.

Todos ellos suenan como excelentes ideas. Algunos comentarios:

"No divida el plano de tierra. Use un plano sólido debajo de las secciones analógicas y digitales de la placa". - Henry W. Ott (consultor de EMI), en "Particionamiento y diseño de una PCB de señales mixtas" revista de diseño de circuitos impresos (junio de 2001). Massmind tiene más información sobre la controversia sobre el plano de tierra dividido frente a no dividido .

"Control de velocidad de giro" Sí, siempre que haga esto agregando un serie resistor directamente en el pin de salida de la fuente. (Demasiados individuos equivocados agregan un "condensador de suavizado" cerca del pin de entrada de destino, lo que solo empeora las cosas).

Hay algunas más técnicas de diseño de PCB en el wiki de Circuitos Abiertos y Wikilibro de electrónica práctica . Son wiki - siéntase libre de hacer más mejoras.

Se ven bastante bien. La única otra cosa que quizás desee considerar es que si algún cable de audio está blindado, querrá asegurarse de que el blindaje se conecte a tierra de manera inteligente. Creo que normalmente es mejor hacerlo con el chasis, pero no soy un experto en el tema. Supongo que si realmente quieres ser concienzudo y tienes un chasis de metal, puedes crear una tercera toma de tierra solo para ello y asegurarte de que los escudos estén en corto.

Motivos estrella.

Conecte ambas conexiones a tierra en un solo punto para evitar bucles de tierra y otras cosas desagradables.

Use capas de poder solo para potencia o tierra.

Puede parecer sensato, pero intente evitar poner trazas de señal en las capas de tierra o energía.

Suministros analógicos separados.

A veces, es suficiente aislar dos suministros usando una red de condensador o de cordón. Por ejemplo, la mayoría de los fabricantes de microcontroladores sugieren una resistencia de aproximadamente 10 ohmios entre los suministros analógicos y digitales, así como un condensador de 100n separado. Otras veces necesitarás un suministro completamente separado. Realmente depende de la aplicación.