指南为ADC PCB布局
最有趣的和有争议的一个方面的PCB布局混合信号系统是放置、路由和adc的布局。混合信号PCB设计准则通常有很多不正确的布局建议附加到它们,但adc倾向于将这些建议应用于极端。这不足为奇,因为这是在模拟和数字世界满足混合信号电路板。
ADC位置和路由在一个混合信号电路板布局通常有两个目标:
- 防止数字信号注入噪声由ADC采样的模拟信号
- 确保采样信号与正确的参考电平
这两个目标分层盘旋飞行相关设计、接地和路由的PCB布局。遵循这些指导方针,确保你的ADC功能正常,无噪音。
ADC在PCB布局
成功的设计与ADC第一需要选择合适的组件。在高级别上,有一些指导方针理解和遵循以达到上述两个目标:
- 确保你理解数字接口的返回路径ADC
- 使用一个坚实的地平面;不要一个接地网络分成区域,除非你的传感器接口具有低信噪比和较低的频率
- 实现最佳电力系统设计实践的数字接口
- 如果需要,降低ADC的数字接口(通常SPI I2C实现)与一个RC电路(输入)或串联电阻器(输出);请参阅下面的路由指南为更多的细节
第一点是位置和路由,其次是接地。正确的接地设计支持噪声抑制你的路由。
地点和路线数字和模拟在不同地区
最喜欢任何混合信号系统,噪音是可以预防的考虑位置和路由,和在特定的返回路径中存在PCB参考平面。如果你看一个典型的ADC的引出线,你会发现引出线试图独立的数字和模拟接口在不同的组件。下图显示了一个示例的一个真正的ADC与多个输入模拟通道和一个输出接口SPI接口。
ADC引出线的例子。放置这些不同的组件应在两侧的ADC包。
基于这种分离,你可以计划为不同地区的董事会只带数字或模拟组件和信号。这是最好的方式,以防止数字信号注入噪声模拟信号。
一些需要注意的点在上面的例子中:
- SHDN(活性低)销:这个针是一个使销和本质上是一种控制信号。它可以连接到一个缓慢的接口(GPIO)系统上的处理器(在数字方面)
- COM销:并不是所有的adc销。这个针是常见的模拟输入通道的测量参考。例如,电压测量的CH1等于(V (CH1) - COM)。通常,COM是连接到接地,所以COM = 0 V(更多内容见下文)。
- 可以和REFOUT:adc,允许一个外部引用将连接可以。并不是所有的adc将REFOUT销;这允许组件的内部引用访问和使用在另一个组件,或者连接到可以。
连接AGND和DGND
分配的理由通常是一个令人费解的问题,它可以当adc被认为是更加令人困惑。似乎有一种感知需要物理上断开连接地面区域引用模拟信号和数字信号。
- 离开DGND AGND完全断开(只能跟随电流的隔离系统)
- 将它们连接在一个单点,通常低于ADC(通常建议在数据表,但应该小心使用)
- 使用一个地平面DGND和AGND网(最好推荐)
点# 1说明AGND和DGND区域应该分裂和从未连接通常是错的,不应该在大多数情况下。也有例外,比如当一个低信噪比低频信号需要采样密集布局,或者当模拟部分和数字部分必须使用单独的隔离电源,浮动(在这种情况下,他们与安全上限而不是铜)。
下面的矩阵匹配板分层盘旋飞行和接地策略与低频和高频模拟信号。
低频模拟 |
高频模拟 |
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物理上独立AGND DGND |
只有在孤立的系统 |
只有在孤立的系统 |
连接AGND和DGND一度 |
X (多层、薄介质下组件) |
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净AGND和DGND单独接地 |
X (多层、薄介质下组件) |
X (多层、薄介质下组件) |
确保地面区域层相邻信号+ ADC层,它是一个好主意使用至少一个4层板,以确保最好的结果EMI。如果你必须使用双层板,使用接地铜填充在数字和模拟信号提供明确的返回路径限制信号。
速度更高的串行数据接口
虽然不是adc中最常见的情况,有组件,使用微分数字接口访问数字数据转换的信号。LVDS接口是一个微分在一些组件访问。然而,还有另一个标准化的接口通常用于数据转换器:JESD204C。
最近修订JESD204C标准,联合发布的电子设备工程委员会(电平),是一个高速串行接口(32.5 Gbps)标准化adc和dac和之间的互联fpga、asic和其他高速处理器。不是所有的控制器或adc包括JESD204C接口,但是那些针对特定应用程序更高的样本和转化率要求:
- 高速数据采集卡
- 5 g移动设备和基站设备
- 高速传感器接口聚合多个链接
- 卫星通信
- 软件定义无线电(SDR)
先进的系统,如卫星依靠JESD204C高速串行数据传输的数据转换器和adc。
这些更高级的系统将使用这个速度更高的标准,所以重要的是要学习它的路由需求作为混合信号系统需要更高的速度和更高的频率。
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