Comment mettre en œuvre un plan de masse analogique

J'ai vu cette image dans un certain nombre de fiches techniques Atmel. Celui-ci provient de la fiche technique ATTiny48 / 88 .

Quelqu'un peut-il expliquer en détail comment l'implémenter correctement sur une carte à 2 couches? Je dois imaginer que le plan de masse analogique doit être connecté au plan de masse numérique d'une manière ou d'une autre sur le PCB, ou cela se produit-il en interne dans l'AVR? La ligne pointillée est-elle censée être prise littéralement en termes de forme et d'étendue du plan de masse analogique (il n'y a pas de dimensions sur le diagramme, j'en doute donc)?

Tout d'abord, vous n'avez probablement pas besoin de terrains isolés. Il est utilisé lorsque le courant de retour produit un décalage problématique (courants élevés), des bus de données parallèles larges, des temps de montée / descente rapides (diagrammes à œil fermé) et des coulées de cuivre d'antenne [de type). Utilisez de bonnes pratiques de découplage et ne vous inquiétez pas jusqu'à ce qu'il se casse.

A défaut, la prochaine chose à essayer est une connexion directe, sans impédance / filtrage supplémentaire. Connectez AGND et GND en un seul point avec des traces relativement épaisses (c'est-à-dire: faible inductance), à ​​l'alimentation. Ceci est parfois appelé un sol étoilé lors de la connexion de plusieurs terrains isolés. Il garantit que les courants de retour de certains composants ne contribuent pas à une tension de décalage pour d'autres composants. Le bruit provient non seulement de l'évier, mais aussi de la source: si vous avez la peine d'isoler les masses, isolez, filtrez et connectez également les rails de tension respectifs. C'est aussi simple que le découplage (à la masse correcte - rappelez-vous que les bouchons transmettent le bruit) avec les bouchons à la terre et, si nécessaire, des billes de ferrite ou des inductances entre les rails équipotentiels.

Étudiez la géométrie du courant de retour avant de modifier davantage le système au sol.

J'ai déjà utilisé cette technique (sur 4 couches, pas 2, mais elle tient toujours), et j'ai trouvé plusieurs avantages et inconvénients à le faire. Ce dont ils parlent spécifiquement, c'est d'un îlot de plan de masse qui n'est pas GND, mais AGND, qui est lié à GND en un seul point, peut-être par une petite impédance. Je ne sais pas si l'ATMEL a une broche AGND distincte, mais notre dsPIC l'a fait. Dans ce cas, il n'y a pas de connexion mais une inductance entre VCC et AVCC, et le contournement ne doit jamais passer de VCC à AGND, ou AVCC à GND. Tous les signaux analogiques sont référencés à AGND (c.-à-d. Diviseurs de volts, capuchons anti-crénelage, etc.). Le but est d'empêcher tous les circuits numériques générateurs de bruit de salir vos rails analogiques.

En ce qui concerne la mise en œuvre de leur technique, ils disent simplement que l'étendue de cette île AGND engloberait à peu près ce coin du micro, ainsi que tout le contournement entre AVCC et AGND et vos circuits de mesure analogiques. Il n'a pas besoin de s'étendre jusqu'aux ports d'entrée pour les mesures de tension, etc., mais au moins à la résistance côté bas de votre diviseur de tension et de son capuchon anti-crénelage, ainsi qu'à tout amplificateur d'entrée analogique et à ses alimentations. Par AVCC, je fais référence au VCC après avoir été filtré par l'inductance.

Nous avons expérimenté différentes impédances reliant GND et AGND, et avons découvert qu'une résistance de 10 ohms fonctionnait bien pour isoler le bruit sur la terre numérique. Si l'impédance est trop élevée, le micro ne sera pas content car il attend le même potentiel DC sur les deux terrains. Dans notre cas, nous avions un LDO distinct à faible bruit alimentant l'AVDD, et un convertisseur abaisseur bruyant haute puissance alimentant les nombreux appareils du VDD numérique. L'isolement que vous obtiendriez (pour empêcher les éléments numériques bruyants de polluer vos rails analogiques) est moindre avec juste une inductance et un îlot de terre séparé comme le suggère cette fiche technique, mais il est beaucoup plus simple à mettre en œuvre.

Un test simple pour vérifier si vous améliorez votre bruit de rail analogique consiste à utiliser votre ADC pour convertir une valeur DC et à tracer les mesures brutes sur un histogramme ou à effectuer un stdev dans Excel. Dans un monde parfait / sans bruit, vous n'auriez aucune variance dans cette mesure, mais dans le monde réel, vous avez une certaine variance proportionnelle à vos niveaux de bruit.

Je ne suis pas d'accord avec les 10 de Nathan$\Omega$résistance. La terre est sacrée et doit l'être, c'est-à-dire le moins de différences de tension possible. Si votre circuit analogique dissipe 3 mA, votre masse analogique aura déjà un décalage de 30 mV.

Je suis d'accord avec une seule connexion entre les deux masses, mais ensuite via une perle de ferrite.