Saya telah merancang beberapa PCB di mana saya harus menjaga agar tanah kembali dari berbagai bagian sirkuit yang terpisah, yaitu analog, digital dan daya tinggi. Saya menggunakan Cadsoft Eagle untuk menangkap dan tata letak skematis. Cukup mudah untuk mendefinisikan berbagai simbol dasar dalam editor skematik. Mereka masing-masing memiliki nama bersih sendiri. Namun, semua alasan akhirnya harus terhubung pada satu titik pada PCB untuk menentukan referensi tanah secara keseluruhan. Saat menghubungkan satu ground (atau pasokan) ke yang lain, Eagle umumnya menimpa salah satu nama-net dengan yang lain, yaitu menghilangkan kekhasannya. Ini masuk akal dari sudut pandang listrik idealistik yang mengasumsikan bahwa kabel tidak memiliki impedansi. Namun, di dunia nyata tidak ada impedansi nol, atau dasar dalam hal ini! Perilaku utama net-name ini menghalangi desain PCB. Bagaimana saya mengatasi perilaku ini? Ini bukan masalah besar dalam gambar skematik karena simbol persediaan dipertahankan dan nama netanya disembunyikan. Namun, di editor tata letak, setelah menghubungkan alasan, hanya satu nama tanah yang unik tetap.
Dimungkinkan dalam tata letak untuk memisahkan secara manual alasan yang berbeda meskipun mereka memiliki nama internet yang sama, dan untuk menghubungkannya pada satu titik. Dengan demikian masih mungkin untuk mencapai tujuan desain dengan hanya satu tanah yang didewakan secara unik. Namun, itu adalah mimpi buruk logistik menjaga jejak tanah yang berbeda terpisah ketika mereka memiliki nama jaringan yang sama.
Apakah ada cara yang lebih baik untuk melakukan ini?
Saya telah mencoba membuat bagian Elang saya sendiri di mana beberapa alasan berbeda terhubung secara elektrik, tetapi, tidak memiliki nama internet yang sama. Bagian itu hanya serangkaian SMD bantalan fisik tumpang tindih. Setiap bantalan dapat dihubungkan ke nama jaringan yang unik sehingga menjaga alasan yang berbeda, tetapi, itu menyediakan koneksi listrik antara alasan. Ini tampaknya bekerja dengan baik dengan kelemahan yang Desain Aturan Periksa (DRC) berpikir bahwa bantalan yang tumpang tindih adalah masalah. Faktanya, Sparkfun memiliki bagian elang yang melakukan ini, namun, mereka memilih untuk memisahkan bantalan, yaitu tidak tumpang tindih. Ini memecahkan masalah DRC, tetapi, kemudian papan kemudian tidak terhubung dengan benar secara elektrik. Ini menyebabkan bug di salah satu papan saya sebelumnya.
Apakah ada solusi yang baik untuk masalah ini? Apakah Eagle aneh dalam penanganannya? Apakah alat EDA lain lebih baik daripada Elang dalam menangani ini? Saya melakukan sesuatu yang salah? Ini telah menjadi sumber kejengkelan bagi saya untuk beberapa waktu sekarang.
Jawaban:
Buat jejak dengan bantalan GND dan AGND. Gambarkan tembaga di antara bantalan ini. Ya, ini akan menghasilkan kesalahan "Tumpang tindih" DRC seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Ini tidak masalah . Ada tiga tombol di bagian bawah:
"Hapus semua" untuk sementara akan menghapus daftar untuk menjalankan DRC ini. Saya tidak yakin mengapa itu berguna; tutup saja jendela jika Anda ingin dipersingkat.
"Diproses" akan memudar warna X merah. Ini berpotensi berguna jika Anda mengulangi daftar panjang kesalahan DRC dan memperbaikinya saat Anda pergi; Anda dapat melacak yang menurut Anda telah diperbaiki.
"Menyetujui" adalah satu-satunya yang saya gunakan secara teratur. Ini memindahkan kesalahan dari daftar kesalahan ke daftar yang disetujui:
dan menyimpannya di sana saat menjalankan DRC berikutnya. Perhatikan bahwa ini hanya memindahkan kesalahan spesifik ini dengan pasangan jaring khusus ini di lokasi spesifik ini. Menutup jendela ini dan menjalankan DRC lagi menghasilkan pemberitahuan "DRC: 1 kesalahan yang disetujui"
dan tidak ada dialog "Kesalahan DRC". Anda bisa mendapatkan dialog ini kembali dengan membuat kesalahan, atau (lebih disukai)
errorsperintah, tanda seru kuning pada tangkapan layar di atas, atau menu Alat -> Kesalahan.Fungsionalitas "Menyetujui" ada karena suatu alasan, alasan yang sama seperti yang kita miliki dengan alat
Terkadang, mengabaikan kesalahan DRC tidak masalah. Ini adalah salah satu dari saat-saat itu.
sumber
Saya melakukan ini dengan perangkat khusus yang saya buat untuk tujuan ini yang saya sebut "celana pendek". Ini adalah bantalan berbatasan dan tidak memerlukan komponen apa pun untuk dipasang. Dalam skema mereka muncul sebagai garis yang agak menebal. Intinya adalah mereka terlihat seperti koneksi dalam skema dengan hanya kekhasan yang cukup untuk dilihat tetapi mudah-mudahan tidak menghalangi. Karena mereka adalah perangkat yang terpisah dari sudut pandang Eagle, Anda dapat menempatkannya di tempat yang Anda inginkan seperti perangkat lain. Anda dapat melihat singkat di bagian bawah halaman 1 dari skema USBProg . Yang satu itu memiliki penunjuk komponen SH2, dan merupakan titik koneksi tunggal antara ground listrik dan ground board utama.
Celana pendek saya tersedia secara bebas di rilis Eagle Tools di www.embedinc.com/pic/dload.htm . Ada berbagai celana pendek tergantung pada lapisan mana Anda ingin mereka atau apakah mereka lintas lapisan.
Satu kekurangan di Eage adalah Anda akan mendapatkan banyak kesalahan DRC gangguan untuk setiap kekurangan. Saya mendengar bahwa dalam versi 6 akan mungkin untuk mengatakannya dalam paket bahwa hal-hal tertentu diizinkan untuk tumpang tindih, tetapi sampai sekarang tidak ada cara untuk mengatasi hal ini.
sumber
Beberapa bidang tanah mutlak diperlukan. Dengan hormat penuh kepada Tn. Ott karena semua yang dia katakan tidak salah , dia hanya mencapai kesimpulan yang tidak lengkap karena tidak mempertimbangkan sisi analog. Poin yang tidak ada pada Tn. Ott adalah dalam bagian analog itu sendiri , beberapa bidang tanah - satu untuk setiap blok fungsional sirkuit analog - diatur dalam pola bintang-tanah, merupakan persyaratan untuk noise rendah (Douglas Self " Audio Sinyal Kecil) Desain "Focal Press 2010, NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Walaupun kedua referensi ini secara khusus mempertimbangkan desain audio, prinsip-prinsipnya bahkan lebih penting dalam sirkuit analog presisi tinggi dalam aplikasi akuisisi data dan / atau kontrol.
Masalahnya kemudian menjadi: bagaimana kita menerapkan tanah digital dalam desain yang memiliki banyak alasan analog? Kesalahannya adalah "blap" PCB dengan satu bidang tanah dan digunakan hanya teknik tata letak yang dijelaskan oleh Mr. Ott untuk menghindari gangguan antara bagian analog dan digital. Jika Anda melakukan ini, kinerja analog mungkin terganggu karena interferensi analog-ke-analog .
Dalam desain yang khas, setiap ADC atau DAC kemungkinan akan terkait dengan bagian fungsional yang berbeda dari sirkuit analog. Berikan "pulau" analog ground untuk masing-masing bagian ini dengan jalur balik tanah independen, diatur dalam pola bintang-tanah, kembali ke "tanah referensi." Tanah referensi ini belum tentu merupakan ground catu daya (atau baterai). Jika ada regulator yang memasok daya analog maka ground referensi adalah pin ground IC regulator. Mengenai sisi digital, pin ground regulator yang memberi daya pada sisi digital (jika berbeda dari yang memasok sisi analog) juga harus diikat ke tanah referensi dengan jejak sesingkat mungkin. Tanah digital juga harus diimplementasikan sebagai pulau yang terisolasi dengan tanah independen yang kembali ke tanah referensi.
Sekarang kita harus berurusan dengan antarmuka antara bagian analog dan digital. Ini termasuk
(1) Pisahkan dasar analog dan digital.
Desainer IC sinyal campuran tahu bahwa tanah analog dan digital harus dihubungkan bersama tetapi mereka tidak dapat menyediakan konektivitas tersebut di dalam IC karena batasan geometri koneksi die dan pad. Dengan demikian rekomendasinya adalah selalu menghubungkan kedua titik ini sedekat mungkin dengan IC. Perhatikan bahwa hal ini tidak selalu terjadi - banyak potensiometer DAC dan digital (bentuk DAC) tidak memiliki pin ground analog dan digital terpisah. Untuk perangkat ini, koneksi sudah dibuat di dalam IC. Saat menghubungkan ground analog dan digital bersama-sama, pasangan kombinasi harus terhubung ke pesawat ground analog untuk bagian sirkuit itu.
(2) Pisahkan persediaan analog dan digital pada perangkat yang sama
Pesawat daya ini akan terpisah bahkan jika tegangannya sama. Pesawat daya digital harus diisolasi dari regulator sumbernya (dan daya analog jika digerakkan oleh regulator yang sama) dengan cara manik ferit. Hubungkan daya digital IC sinyal campuran ke pulau kekuatan digital; minimal, memotong pasokan analog dan digital ke pin ground IC dengan kapasitor keramik (100nF X7R / X5R direkomendasikan, beberapa produsen IC merekomendasikan kapasitor tambahan - ikuti pedoman yang dinyatakan dalam lembar data). Ikuti panduan tata letak praktik terbaik dengan mencari kapasitor bypass sedekat mungkin dengan pin perangkat. Pastikan kapasitor bypass digital terhubung ke ground analog dan digital gabungan di sisi pin ground digital; seharusnya tidak terhubung di suatu tempat "di antara" pin analog dan digital. Ingatlah bahwa kapasitor bypass pasokan digital sebenarnya ada di sana untuk sumber pulsa saat ini yang terjadi ketika perangkat digital beralih status. Jadi ada loop arus AC dari pin pasokan digital, melalui kapasitor, ke pin ground (sisi digital) dan kembali melalui perangkat ke pin daya digital - loop saat ini yang dapat dan akan memancarkan radiasi. Inilah sebabnya mengapa penting untuk menempatkan kapasitor bypass sedekat mungkin dengan perangkat sehingga meminimalkan ukuran loop saat ini. ke pin tanah (sisi digital) dan kembali melalui perangkat ke pin daya digital - loop saat ini yang dapat dan akan memancarkan radiasi. Inilah sebabnya mengapa penting untuk menempatkan kapasitor bypass sedekat mungkin dengan perangkat sehingga meminimalkan ukuran loop saat ini. ke pin tanah (sisi digital) dan kembali melalui perangkat ke pin daya digital - loop saat ini yang dapat dan akan memancarkan radiasi. Inilah sebabnya mengapa penting untuk menempatkan kapasitor bypass sedekat mungkin dengan perangkat sehingga meminimalkan ukuran loop saat ini.
(3) Saluran kontrol seperti I2C dan / atau bus PCI
Sejauh ini, mengingat hal di atas, kita mempunyai masalah menghubungkan garis kontrol dari, katakanlah, mikrokontroler ke perangkat sinyal campuran karena garis-garis ini harus, secara definisi, melintas dari sisi digital ke sisi analog. Untuk ini, ikuti rekomendasi Tn. Ott untuk menyediakan jembatan antara analog dan digital. Untuk setiap pulau analog yang memiliki garis kontrol yang menghubungkannya ke sisi digital, sediakan jembatan dari setiap ground analog ke ground digital dan rutekan jalur sinyal langsung di atas jembatan itu. Bergantung pada tata letak aktual dan kompleksitas sirkuit, Anda mungkin memiliki satu jembatan yang terhubung ke lebih dari satu ground analog. Itu bisa diterima - masalah utama adalah untuk merutekan semua jalur kontrol berisik melalui jembatan. Alasan untuk ini sepenuhnya dijelaskan dalam artikel Pak Ott.
Ringkasnya, teknik-teknik di atas lebih berhasil daripada satu bidang tanah tetapi diperlukan. Tidak ada satu pun dari diskusi di atas yang meniadakan atau menghapus arahan Tn. Ott pada tata letak yang cermat dan selalu mengetahui di mana jalur arus DC dan AC mengalir ( kedua jalur - kirim dankembali). Sebagian besar auto-router akan mengalami kesulitan memberikan hasil yang berkualitas dengan pemikiran di atas. Anda akan selalu harus melakukan beberapa perutean dengan tangan - teknik hemat waktu yang mungkin adalah dengan merutekan pulau-pulau sirkuit secara otomatis dan merutekan antar-sambungan, pengembalian tanah, distribusi daya, jalur kontrol. Beberapa aplikasi tata letak PCB memiliki dukungan yang lemah untuk membuat jembatan ground analog-ke-digital karena secara efektif menghubungkan jaring sinyal yang berbeda. Jika perangkat lunak Anda memiliki dukungan eksplisit untuk ini, bagus, jika tidak, Anda mungkin akan dipaksa ke dalam situasi di mana Anda mengganti kesalahan yang terdeteksi oleh proses DRC.
sumber
"Apakah ada cara yang lebih baik untuk melakukan ini?"
Ya, ada dua cara untuk menangani ini:
Saya tidak yakin bagaimana Anda melakukannya di Eagle, tetapi di Altium orang membuat komponen "virtual pendek" sangat mirip dengan apa yang sudah Anda jelaskan. Anda menyebutkan dilema: Membuat bantalan tumpang tindih pada komponen "virtual short", sayangnya, memberikan kesalahan DRC. Membuat bantalan terpisah pada komponen "virtual pendek", sayangnya, membuat bagian-bagian tidak terhubung dengan benar secara elektrik. Ada pilihan ketiga, solusi untuk dilema:
Buat bantalan komponen "pendek virtual" sangat dekat satu sama lain, tetapi tidak tumpang tindih - 0,002 mil (2 mikro inci) singkat dari kontak. Kemudian perbaiki aturan DRC sehingga, untuk komponen khusus yang satu ini, mereka tidak memberikan kesalahan izin. Kesenjangan kecil yang mikroskopis seperti itu tidak dapat benar-benar dibuat di PCB - dalam produksi akan berakhir korslet, seperti yang Anda inginkan.
Apakah ada cara untuk melihat apakah mungkin Henry Ott benar, dan satu pesawat ground tanpa gangguan untuk semuanya - analog, digital, dan daya - mungkin bekerja paling baik?
sumber
Agak terlambat tapi tetap saja, inilah cara melakukannya:
Untuk mendapatkan 2 alasan berbeda itu sederhana. Tambahkan simbol dasar dalam skema Anda, lalu berikan nilai baru. Sekarang, masuklah ke properti simbol tanah itu dan sebuah opsi tambahan akan tersedia yang bertuliskan 'timpa nama perangkat'. Hapus centang opsi itu.
Sekarang gambar sebuah kabel ke simbol ground dan beri nama AGND itu sebagai contoh. Sekarang simbol tanah Anda akan memiliki nama jaring yang sama. Sekarang beri nilai simbol tanah Anda lagi yang mengatakan AGND untuk membuatnya sedikit lebih jelas bahwa tanah itu AGND dan bukan tanah lain misalnya.
Di bawah ini adalah beberapa gambar untuk membuatnya lebih jelas. Lihat di bagian kiri bawah layar untuk nama sinyal sehingga Anda dapat melihatnya berfungsi.
sumber
sesuatu yang bekerja untuk saya, adalah untuk membentuk geometri bidang tanah poligon sehingga di sekitar pesawat lain
Pesawat ground masih terhubung melalui satu melalui satu melalui satu pin IC, tetapi karena jaring memiliki nama yang sama, dan karena geometri tidak memungkinkan mengisi, Elang tidak menghubungkan keduanya secara langsung
sumber