|
|
楼主 |
发表于 2024-7-28 00:38:09
|
显示全部楼层
接地问题有点儿复杂，如果一个芯片有分开的模拟地和数字地引脚，那它们在外部必须连在一起，否则内部电路将因为不同参考点而无法工作，除非这个芯片内部模拟和数字部分是电气隔离，但ADC和DAC器件一般不会这么做，所以其AGND和DGND引脚必须在外部共地。
AD5541有两个GND，AGND专门用于给REF和VOUT提供参考点，DGND用于数字信号回流，在芯片内部，数字部分的电源回流从AGND走，模拟部分从DGND走，但因为电源引脚只有一个，所以电源回流路径必然合并为一条，如果人为的分割AGND和DGND使之回路路径不同，则必然会使其中一路回流路径不能闭合，而形成天线环。
AD5541这种设计这虽然比ADC芯片那种电源引脚也分开的模式要差一点（数字电源和模拟电源的回流路径可以人为分开避免模拟电源被干扰），但考虑到R2R-DAC芯片的数字部分是异步电路，也就是说你不给信号的时候其实它是没有任何干扰的，因此它可以和模拟部分共用电源，而模拟部分负责电压输出的电路，只是基准电压通过一个电阻网络分压而已（没有缓冲器），也就是说负责电压输出的部分，实际上是由REF供电的和芯片电源关系不大。基于这些原因，R2R-DAC芯片的模拟、数字电源回流合并不会影响DAC的输出。但因为除了输出部分，内部还有一些模拟电路也是需要供电的，所以DAC的手册都会注明，VDD要是用模拟电源。而DAC数字接口的信号回流，完全可以通过走线使其与电源回流分开来避免对电源产生干扰。
基于上述原因，R2R-DAC使用两个分开的GND，或者只有一个GND，本质是没区别的，除非它把VCC也分成两个。
AD569其实并不是两个GND的芯片，它的供电使用的是双电源，基准也是正负基准，但GND引脚同样只有一个，并部分模拟和数字，V+和V-、REF+和REF-实际上都是参考于GND的，所以我认为AD569、AD5541、DAC82002在这方面并没有本质区别。
这是我的电路板布局和供电走向，我用的是4层板，电源是在单独的层做分割，不同的部分供电线路不重叠，接地采用完整平面。我没有做地分割，因为地分割后，需要模数混合芯片（ADC和DAC）底部将数字地和模拟地桥接（在供电输入端桥接是错误的，会造成数字信号绕行），对于整个电路只有一个ADC或DAC的场合这很好搞，但这个电路有一个ADC和一个DAC，如果做地分割，就会有两个桥接处（DAC如果有两个GND，也必须在芯片底部桥接，如果只有一个GND，等于天然的在这个引脚桥接了），从而形成多点接地，多点接地是不推荐的，会产生一些奇奇怪怪的问题。
地分割的目的无非是把不同类型信号的回流分开，使之不能互相干扰，所以地分割只是手段不是目的，因此不做地分割地同样可以达到目的，因为信号回流总是沿着最低阻抗进行（即如果可能，回去的路径会尽可能紧挨着来时的路径），所以只要不同类型信号在布局和走向上合理划分，就可以做到回流分开。
我后来仔细分析了PCB设计，最后得出一个不论哪方面都与异常现象吻合度极高的结论：那就是干扰是由转接板导致的。
我最初的设计是使用AD7175和AD5541，基板上也是按这个电路布线的，只是预留了插座，调试的时候为了换ADC和DAC，只好用了转接板。转接板的接插件是存在接触阻抗的，因此转接板的地平面和基板的地平面之间就阻抗不为0了，当有数字信号从基板到达转接板时，回流信号就会在转接板地平面和基板地平面之间产生干扰电位差。
我画了个示意图，数字信号传递到转接板后，因为接插件的接触阻抗，会使转接板地平面相对基板地平面出现干扰电压。
由于DAC芯片REF和GND引脚之间有低ESR的大电容，所以干扰不会影响到REF和GND之间的电压（即DAC芯片得到的基准值）。但DAC芯片REF引脚相对于基板地平面的电压却可以受到干扰，由于为了尽可能降低基准噪声，基准缓冲器的带宽控制的非常低（不到10Hz），所以缓冲器对这个数字信号导致的干扰是无力调节的，所以DAC的输出电压对基板的地平面来说，也就同样带了干扰，而输出只是基准的分压，所以输出电压越大，干扰看上去就越大，这就完全说的通了。
这个干扰是以基板的地平面为参考来看的，而ADC同样使用了转接板，ADC转接板的地平面同样受到了干扰，为什么ADC本身没有问题呢？
因为被测电压在给到ADC之前，已经在基板地平面上转换为差分信号了，此时转接板的地平面无论怎么扰动，都不会对差分信号造成影响。同样因为ADC的REF和GND引脚之间也有低ESR的大电容，所以这个干扰同样不会影响ADC得到的基准值。所以ADC不论是短路自测，还是测量外部基准，还是测量外部输入的低噪声电压，都没有问题，因为这些被测信号本身都是参考于基板地平面的，到了ADC转接板前已经转为差分信号了，不受转接板地平面的干扰。同时基板地平面是一个整体平面，接地阻抗非常低，所以数字信号难以对地平面的局部电位产生影响，这也是大平面接地的优势。
|
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2024-7-26 10:35:10
显身卡
这个其实是地线环路设计问题，但腿软坚持说没问题（我也不知道有没有问题）...
