Plusieurs plans au sol sont absolument nécessaires. Avec tout le respect que je dois à M. Ott, car tout ce qu'il dit n'est pas faux en soi, il arrive juste à une conclusion incomplète en raison de l'omission de considérer le côté analogique. Le point qui manque à M. Ott, c'est que dans la section analogique elle-même , plusieurs plans de masse - un pour chaque bloc fonctionnel de circuits analogiques - disposés en étoile et terre, sont une exigence pour un faible bruit (Douglas Self " Small Signal Audio Design "Focal Press 2010, NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Bien que ces deux références considèrent spécifiquement les conceptions audio, les principes sont encore plus importants dans les circuits analogiques de haute précision dans les applications d'acquisition et / ou de contrôle de données.
La question devient alors: comment implémenter la masse numérique dans une conception possédant de multiples motifs analogiques? Une erreur est de "blap" le PCB avec un seul plan de masse et d'utiliser uniquement les techniques de mise en page décrites par M. Ott pour éviter les interférences entre les sections analogiques et numériques. Dans ce cas, les performances analogiques peuvent souffrir en raison d'interférences analogiques à analogiques .
Dans une conception typique, chaque ADC ou DAC sera probablement lié à différentes sections fonctionnelles des circuits analogiques. Fournissez un "îlot" de terre analogique pour chacune de ces sections avec un chemin de retour à la terre indépendant, disposé en étoile-sol, de retour au "sol de référence". Cette masse de référence n'est pas nécessairement la masse de l'alimentation (ou de la batterie). S'il y a un régulateur fournissant la puissance analogique, alors la masse de référence est la broche de masse du régulateur IC. En ce qui concerne le côté numérique, la broche de masse du régulateur alimentant le côté numérique (si différente de celle alimentant le côté analogique) doit également être reliée à la masse de référence avec des traces aussi courtes que possible. La terre numérique doit également être mise en œuvre en tant qu'îlot isolé avec un retour de terre indépendant à la terre de référence.
Nous devons maintenant nous occuper de l'interface entre les sections analogiques et numériques. Ceci comprend
- des terrains analogiques et numériques séparés sur les appareils ADC et DAC,
- des alimentations séparées pour l'alimentation analogique et numérique sur le même appareil et
- des lignes de contrôle telles que les bus I2C ou PCI.
(1) Motifs analogiques et numériques séparés.
Les concepteurs de circuits intégrés à signaux mixtes savent que la terre analogique et numérique doit être connectée ensemble, mais ils ne peuvent pas fournir cette connectivité à l'intérieur du circuit intégré en raison des restrictions de la géométrie des connexions de la puce et du plot. Ainsi, la recommandation est toujours de connecter ces deux points à l'extérieur le plus près possible du CI. Notez que ce n'est pas toujours le cas - de nombreux DAC et potentiomètres numériques (une forme de DAC) n'ont pas de broches de terre analogiques et numériques séparées. Pour ces appareils, la connexion a déjà été établie à l'intérieur du CI. Lors de la connexion de la terre analogique et numérique ensemble, la paire combinée doit être connectée au plan de masse analogique pour cette section du circuit.
(2) Alimentations analogiques et numériques séparées sur le même appareil
Ces plans d'alimentation seront séparés même s'ils se trouvent être de la même tension. Le plan de puissance numérique doit être isolé de son régulateur source (et de la puissance analogique s'il est entraîné par le même régulateur) au moyen d'une perle de ferrite. Connectez l'alimentation numérique des CI à signaux mixtes à l'îlot d'alimentation numérique; au minimum, contournez l'alimentation analogique et numérique de la broche de terre du CI avec des condensateurs en céramique (100nF X7R / X5R sont recommandés, certains fabricants de CI recommandent des condensateurs supplémentaires - suivez les directives énoncées dans la fiche technique). Suivez les directives de mise en page des meilleures pratiques en plaçant les condensateurs de dérivation aussi près que possible des broches de l'appareil. Assurez-vous que le condensateur de dérivation numérique est connecté à la terre analogique et numérique combinée du côté de la broche de terre numérique; il ne doit pas se connecter quelque part "entre les deux" les broches analogiques et numériques. Rappelons que le condensateur de bypass d'alimentation numérique est en fait là pour alimenter les impulsions de courant qui se produisent lorsque les appareils numériques changent d'état. Ainsi, il y a une boucle de courant alternatif de la broche d'alimentation numérique, à travers le condensateur, dans la broche de terre (côté numérique) et de retour à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant. dans la broche de mise à la terre (côté numérique) et à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant. dans la broche de mise à la terre (côté numérique) et à travers l'appareil vers les broches d'alimentation numériques - une boucle de courant qui peut et va émettre un rayonnement. C'est pourquoi il est important de placer le condensateur de dérivation aussi près que possible de l'appareil, minimisant ainsi la taille de cette boucle de courant.
(3) Lignes de contrôle telles que les bus I2C et / ou PCI
Jusqu'à présent, compte tenu de ce qui précède, nous avons un problème de connexion des lignes de commande, par exemple, du microcontrôleur aux dispositifs à signaux mixtes, car ces lignes doivent, par définition, traverser du côté numérique au côté analogique. Pour cela, suivez la recommandation de M. Ott de fournir un pont entre la terre analogique et numérique. Pour chaque îlot analogique doté de lignes de commande le connectant au côté numérique, fournissez un pont entre chaque terre analogique et la terre numérique et acheminez les lignes de signaux directement sur ce pont. Selon la configuration réelle et la complexité du circuit, vous pouvez avoir un seul pont se connectant à plusieurs masses analogiques. C'est acceptable - le problème clé est d'acheminer toutes les lignes de contrôle bruyantes sur un pont. Les raisons de cela sont entièrement expliquées dans l'article de M. Ott.
En résumé, les techniques ci-dessus sont plus de travail qu'un seul plan de masse mais sont nécessaires. Aucune des discussions ci-dessus n'annule ou ne supprime les instructions de M. Ott sur une mise en page soignée et sachant toujours où circulent les chemins de courant continu et alternatif (les deux chemins - envoyer etrevenir). La plupart des routeurs automatiques auront du mal à fournir un résultat de qualité avec ce qui précède à l'esprit. Vous devrez toujours effectuer un certain routage à la main - une technique de gain de temps possible consiste à acheminer automatiquement les îles du circuit et à acheminer à la main les interconnexions, les retours à la terre, la distribution d'énergie, les lignes de contrôle. Certaines applications de disposition de circuits imprimés ont un faible support pour la création de ponts de terre analogique-numérique car elle connecte efficacement différents réseaux de signaux. Si votre logiciel a un support explicite pour cela, tant mieux, sinon vous pourriez être forcé dans une situation où vous remplacez une erreur détectée par le processus DRC.
