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.
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
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.
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