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電子設計

電子設計 - PCBにおけるデジタルグラウンドとアナロググランドの設計

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電子設計 - PCBにおけるデジタルグラウンドとアナロググランドの設計

PCBにおけるデジタルグラウンドとアナロググランドの設計

2021-11-06
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Author:Downs

「デジタルグラウンドとアナロググランド」を設計する方法とテクニックを以下に紹介します PCBボード:

方法1:回路の機能に応じてグランドプレーンを分割する

セグメンテーションは、特に電力線と接地線の結合を通じて、異なるタイプのライン間の結合を低減するために物理的なセグメンテーションの使用を意味する。回路機能による接地線の分割例を図に示す。各回路の電力入力は、異なる回路の電力面間の結合を低減するためにLCフィルタを採用する。

各回路のLCフィルタのLおよびCについては、各回路に異なるフィルタリング特性を与えるためには、異なる値を使用する方がよい。高速ディジタル回路は瞬時電力が高いので,高速ディジタル回路が電力入口に配置される。インターフェース回路は静電放電(ESD)や過渡的な抑制デバイスや回路などの要因を考慮し、電源の端部に位置する。プリント回路基板上では、回路機能接地レイアウトの設計例によれば、アナログ、デジタル、ノイズ回路のような異なる種類の回路が同一のプリント回路基板上にある場合、各回路はこのタイプの回路に最適な方法で接地されなければならない。次に、異なる接地回路を接続します。

方法2:ローカルグラウンドプレーンを使用する

発振回路、クロック回路、デジタル回路、アナログ回路等は、1つのローカルグランドプレーン上に設置することができる。

PCBボード

このローカルグランドプレーンは、PCBの上部層に設定される. It is directly connected to the internal ground plane (0V reference plane) of the PCB through multiple through holes. 発振器及びクロック回路は、局部接地面に取り付けられる, これは、振動をキャプチャするためにミラーイメージ層を提供することができます. デバイスの内部回路および関連回路によって生成されるコモンモードRF電流, したがって、RF放射を低減することができる. ローカルグランドプレーンを使用する場合, このレイヤーを通過しないように注意してください, さもなければ、ミラー層の機能は破壊されるでしょう. トレースがローカライズされたグランドプレーンを通過するなら, 小さな接地ループまたは不連続電位がある. これらの小さなグランドループは無線周波数でいくつかの問題を引き起こす. デバイスが異なるデジタル接地または異なるアナログ接地を使用するならば, デバイスは、異なるローカルグラウンドプレーン上に配置することができる, そして、デバイスは絶縁スロット30を通して仕切られることができる. 各成分に入る電源電圧はフェライトでフィルタリングされる, 磁性ビーズ及びコンデンサ

方法3、PCBは「ノイズフリー」I/Oグラウンドと「ノイズの多い」デジタルグラウンドを分離設計に採用する

コモンモードノイズを抑制するためのケーブルデカップリングまたはシールド技術の使用, PCB設計 needs to consider providing "no noise" or "no noise" or "no noise" for the cable decoupling (to shunt current to the ground) and shielding that is not contaminated by the noise of digital logic circuits. クリーンランド. PCBレイアウトの設計, 全てを置く/PCB上のある領域の行, そして、特別に分割低インダクタンスIを提供する/oこの地域のための地面, 接続して/ディジタル論理回路のグラウンドに対する1つのポイントの接地, ディジタル論理接地電流は「ノイズフリー」にはできない/地面.

クロック回路およびクロック信号線は、I/Oインタフェース領域から遠く離れていなければならない。

方法4:PCBセグメンテーションの2つの問題:分離と相互接続

PCBのセグメンテーションは2つの問題を解決する必要がある。PCB上のアイソレーションは、図に示すように、「ディッチ」を使用して、PCBの全層に銅コーティングのないブランク領域を形成することによって達成することができる。「溝」の最小幅は50ミルである。「hao」は、それらの異なる機能に従ってPCB全体を個々の「島」に分割する。明らかに、「濠」は、個々の領域に対して独立した電力およびグラウンドを形成するためにミラー層を分割し、これはRFエネルギーが電力分配システムを通して1つの領域から別の領域に入るのを防ぐことができる。

「分離」は目的ではない。システムとしては、各機能領域を互いに接続する必要がある。分割より良い相互接続を達成するためにレイアウトとルーティングを配置することです。したがって、各サブファンクションエリアに接続する必要のある回線に対してチャネルを設ける必要がある。つの一般的に使用される相互接続方法がある。一つは、10.10.26(a)に示されるように、独立した変圧器、光アイソレータまたはコモンモードデータ線を「トレンチ」と交差させるためであるもう一つは、「信号の電流」と入力(信号電流)を入力して出射(リターン電流)することができます。

方法5は、「均一グランドプレーン」の形態を採用する

ADCまたはDAC回路において、ADCまたはDACのアナログ接地およびデジタル接地ピンが一緒に接続される必要がある場合、一般的勧告は、AGndおよびDGNDピンを最短リード線と同じ低インピーダンス接地面に接続することである。

デジタルシステムがADCを使用する場合、図10.1.29に示されるように、「接地面」を分割することができ、アナロググラウンドおよびデジタルグラウンドは、ADCチップの下に一緒に接続される。しかし、2つの接地間の接続ブリッジの幅はICと同じであり、どの信号線も分割ギャップを越えることはできない。

ほとんどのA / Dコンバータチップは、アナロググランドとデジタルグラウンドを一緒に接続しません。アナログ接地とデジタルグラウンドは外部ピンで接続しなければならない。DGNDに接続された任意の外部インピーダンスは、寄生容量によってよりデジタルになる。ノイズはIC内部のアナログ回路に結合される。“均一グランドプレーン”を使用するには、アナロググランドにA / DコンバータのAGNDとDGNDのピンを接続する必要があります。地面の問題をシミュレートします。

方法6:パワープレーンを分割するためにデジタル電力およびアナログ電力を使用する

ディジタルアナログハイブリッドシステム, 独立したデジタル電力とアナログ電力は、通常電力を供給するために使用される. 混合信号PCBに分割パワープレーンを使用する. 電源層に近接する信号線は、電源間のギャップを横切ることができないことに留意すべきである, そして、大きい領域「地面」に近い信号層の信号線だけが、ギャップを横切ることができる. アナログ電源は、次のように設計することができる PCBトレース または電源プレーンの代わりに塗りつぶす, これは、パワープレーンの分割の問題を回避することができます.