logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Poprawne prowadzenie masy: separacja masy analogowej i cyfrowej

ghost666 02 Sie 2012 16:24 14473 6
REKLAMA
  • Zgodnie z prośbą z tego wątku - https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2334325.html#11160928 - będę tłumaczył sukcesywnie kolejne rozdziały tego ogromnego artykułu, odnośnie prowadzenia masy w układach cyfrowych i analogowych. Ten rozdział dotyczy separacji masy analogowej i cyfrowej.

    Faktem jest, że układy cyfrowe generują dużo szumu. Układy TTL i CMOS pobierają prąd impulsowo. Odporność na zakłócenia tych układów to setki (jak nie więcej) miliwoltów, więc nie odczuwają one tak szumu przez nie generowanego i nie wymagają zaawansowanej filtracji. Z drugiej strony układy analogowe są niezmiernie czułe na szum - tak na liniach zasilania, jak i na masie. Zatem - rozsądnym jest odseparować sekcje cyfrowe i analogowe od siebie, wiąże się to z separacją zarówno linii zasilania, jak i masy.

    Krytycznym jest separacja mas w precyzyjnych układach cyfrowo-analogowych, jeśli oczekujemy od nich wysokich parametrów. Fakt, że układy analogowe są w stanie funkcjonować zasilane tym samym napięciem 5 V co układy cyfrowe, nie oznacza, że jeśli podłączymy je do tego samego zasilania co mikroprocesor, RAM czy wentylator lub inny wysokoprądowy odbiornik, będą one działały sprawnie. Oznacza to, że aby otrzymać maksymalną wydajność układów analogowych, trzeba odizolować i linie zasilania, i masę. Należy jednak pamiętać, iż masa analogowa i cyfrowa muszą być gdzieś złączone. Punkt taki dobiera się bardzo starannie, najczęściej - i najłatwiej - jest połączyć masy w zasilaczu.

    Wiele układów przetworników analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych posiada osobne masy cyfrowe - DGND i analogowe - AGND. W kartach katalogowych jest informacja, iż można bez problemu łączyć te piny przy obudowie. Stoi to w sprzeczności z tym, co wiemy już o dzieleniu mas i przenikaniu zakłóceń cyfrowych. Jednakże tylko pozornie jest to sprzeczność. Oznaczenie DGND i AGND nie oznacza, gdzie w naszym urządzeniu ma być podłączona masa, oznacza jedynie, do czego wewnątrz układu jest ona podłączona. W przypadku ADC, oba te piny powinny być połączone i dołączone do masy analogowej. Nie jest możliwe połączenie tych pinów w obudowie układu scalonego, ale tylko dlatego, że część analogowa przetwornika nie jest w stanie wytrzymać spadku napięcia na doprowadzeniu masy wywołanego przez pobór prądu przez sekcję cyfrową (bardzo często dosyć znaczny w porównaniu z średnicą drucików doprowadzeń łączących piny i układ). Poniższa ilustracja pokazuje takie połączenie.

    Poprawne prowadzenie masy: separacja masy analogowej i cyfrowej


    Przy takim połączeniu spada odporność na zakłócenia sekcji cyfrowej, ale nie jest to istotne, gdyż jak napisano powyżej - jest ona bardzo duża. Spadek odporności na zakłócenia wejść analogowych może być spowodowany tylko, jeśli prądy 'cyfrowe' płynąć będą przez masę analogową. Prąd płynący przez AGND należy bezwzględnie minimalizować, najlepiej izolując masę tego punktu od dużych obciążeń. Aby to zapewnić, warto na wyjściu przetwornika ADC zawsze umieszczać bufor w postaci, np. wzmacniacza operacyjnego CMOS.

    Jeśli zasilanie do układu ADC zostanie podłączone przez niewielki opornik i odsprzęgnięte do masy analogowej lokalnie umieszczonym kondensatorem 100nF, wszystkie szybkie prądy pochodzące z sekcji cyfrowej powracają do masy przez kondensator i nie są widoczne dla wejścia AGND układu. Jeśli zapewni się niewielką impedancję masy analogowej, to zakłócenia pochodzące z sekcji cyfrowej nie powinny być problemem w opisanym układzie.
    Źródła:
    http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/46-06/staying_well_grounded.pdf

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
  • #2 11170486
    mkpl
    Poziom 37  
    No niby ok ale dajmy na to mamy taki TDA7318 Łączyć masy przy układzie czy dopiero w zasilaczu?
  • REKLAMA
  • #3 11170537
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Dobre pytanie, nie wiem na jakiej zasadzie działa układ, więc ciężko mi coś powiedzieć. Czy ma w środku ADC czy tor jest w pełni analogowy?
  • #4 11170845
    mkpl
    Poziom 37  
    Jest to przedwzmacniacz audio z cyfrowym sterowaniem i2c. Borykam się z "trajkotaniem" słyszalnym w dźwięku podczas wpisywania danych po i2c.

    Układ ma osobną mase AGND i DGND i zasugerowałem się tym robiąc prototyp. Masa cyfrowa z analogową łączą się dopiero przy zasilaczu.

    Natomiast Twój art zastanowił mnie czy przypadkiem tam też nie jest taki myk aby zminimalizować spadki napięć na wewnętrznych połączeniach
  • REKLAMA
  • #5 11170878
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Spróbuj w swoim prototypie zewrzeć nóżkę masy analogowej z cyfrową blisko obudoowy, możesz nawet poprowadzić drucik na obudowie.
  • REKLAMA
  • #6 11183713
    bifi
    Poziom 16  
    Wiele układów posiada nóżki AGND tuż przy nóżce zasilania części analogowej, tak samo nóżka DGND jest tuż przy VDD. Układy scalone mają takie właśnie rozplanowanie wyprowadzeń, aby można było blisko podłączyć kondensator odsprzęgający, co minimalizuje indukcyjność doprowadzeń.
  • #7 11183729
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Jest to właśnie opisane w artykule, nie wiem czy w tym dokładnie rozdziale. Kwestia impedancji umasienia jest niezwykle istotna, szczególnie że często nóżki nie są zbyt grube i mają same w sobie relatywnie dużą impedancję. Nie mówiąc już o impedancji połączenia nóżka-struktura w samej obudowie.
REKLAMA