Enrutamiento de señales digitales a un circuito analógico

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Estoy trabajando en un diseño de PCB mixto (analógico y digital) donde necesito enrutar algunas pistas desde el área de tierra digital a analógica. Son señales generales de E / S para controlar MOSFET y señales de reloj / datos (alrededor de docenas de MHz). La pizarra es de doble capa y usé este artículo de Texas como referencia: enlace

Los motivos se organizan según la siguiente imagen, el rojo es el plano del suelo digital y el azul es el análogo. Las conexiones a tierra se conectan entre sí en un solo punto (aunque no se representa en la imagen) cerca del enchufe del adaptador de alimentación, en la parte superior de la placa. El problema es sobre la mejor manera de rastrear esas señales al circuito analógico. He leído que las señales digitales no deberían entrar en tierra analógica, como no es posible en este caso, mi idea es llevar las pistas de lo digital a los planos analógicos con dos espacios (rectángulos de color púrpura en la imagen), la central tenga los relojes / señales de datos y el correcto tendría las E / S. Las posiciones de los huecos están relacionadas de alguna manera con la ubicación de los componentes a los que se conectarán las señales.

Como puede suponerse, el circuito analógico es sensible y el objetivo es encontrar una buena solución para evitar el ruido y las interferencias provenientes de la señal digital o su retorno. ¿Es la solución propuesta una buena manera?

[EDIT: 2015/12/02]

La parte analógica contiene un CODEC que está conectado a la CPU.

Ya tengo un tablero prototipo que fue diseñado siguiendo la disposición mostrada en la imagen (excepto por las áreas púrpuras). Este prototipo está sufriendo interferencia del circuito digital, es posible ver algunos picos en el análisis FFT. Los picos solo ocurren cuando el CODEC está funcionando.

    
pregunta Ricardo Crudo

1 respuesta

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Algunas cosas básicas

NO divida el plano de tierra

Si ha leído los comentarios, comprenderá que ninguno de los ingenieros aquí (incluido yo mismo) cree que debe dividir el plano de tierra. En tu aplicación te dolerá más que ayuda (lo más probable es que sea más probable). La forma de intuir sobre los planos es recordar que lo que más importa es el área de bucle de los circuitos.

El área de bucle es la región encerrada entre las trazas del circuito de retorno y de retorno en el espacio 3D . Al dividir el plano de tierra, creará algunas rutas que se ven así:

Larutadesalidaesdirecta,peroelretornotienequetomarunarutamuchomáslarga(ydistante)queresultaenunáreadebuclegrande.Estohacequeseirradie(yrecibaradiación)demaneramuchomáseficiente(nodeseada).

Elotroproblemaenjuegoaquíesquelacorrientesiguelarutademenorimpedancia(NOresistencia).Loselementosdealtafrecuenciadelacorrienteseguirán(lomejorposible)larutadesalida,peroloselementosdebajafrecuenciaseguiránlarutamáscorta.Estavariaciónsignificaqueinclusosieláreadelbucleesbajaparaalgunabandadeenergía,puedequenoloseaparaotras:

Unplanodetierrafirme,conunabuenacolocacióndecomponentes,ledarálomejordeambosmundos.

AumentesudesacoplamientoenlospinesdealimentacióndelICdigital

Esteeselmejordiseño:

...yestaspartesdebencolocarseinmediatamentejuntoalospinesdealimentacióndelICDigital.Idealmente:

múltiplesvíasparapotenciarelplano/pista->Áreadevertidopositivadelcondensador->PinIC.

Adelgaceeltablero

¿Recuerdaseláreadebucletanimportante?Tevuelveapicarconuntablerode2capas.Enunaplacade2capas,elgrosortotaldelaPCBeslaseparaciónentrelasrutasactualesdesalidayretorno.Sihacequelatablatenga1/2delgrosor,¡1/2deláreadebuclesincambiarsudiseñoenabsoluto!Conunaplacade4capasconunespesorestándarde1/2(0,8mm),laseparacióndelatrayectoriaserádealrededorde0,26mm(porejemplo,1/3deunaplacade2capasdelmismogrosortotal).Esosignificaqueunaplacade4capassería3vecesmejorparareducirlainterferenciaylaradiaciónnointencionada(primerordenaprox.).

¿Quizás no sea posible?

Mira, podrías estar pidiendo demasiado ...

  • El ADC de 24 bits es extremadamente sensible
  • El cambio de 1 GHz en un IC digital es muy rápido
  • El tablero de 2 capas implica planos rotos y una amplia separación de plano a plano
respondido por el DrFriedParts

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