Die meisten Datenblattangaben zu diesem Thema sind Banane. Offenbar
leben die Schreiber solcher Datenblätter in einem Raumland, das nichts
mit der Realität zu tun hat. Oft liest man da, daß analoge und digitale
Masserflächen strickt zu trennen sind und nur an einer Stelle
zusammengeführt werden sollen. Um die Trennung perfekt zu machen, holt
man sich für beide Bereiche "getrennte" Versorgungsspannungen.
So etwas ist völliger Quatsch, weil es getrennte Versorgungsspannungen
nur in der heilen Ja/Nein-Welt der Digitalingenieure gibt. Denke nur an
Störungen, die aus dem Netz auf die Sekundärseite des Trafos gelangen.
Führst du alle Masssen wirklich nur unter dem "einen" AD-Wandler auf der
Platine zusammen, läßt du die Netzstörungen tatsächlich bis zum
AD-Wandler durchschlagen. Machst du es aber richtig und führst
HF-Störungen von jeder einzelnen Masse zum Gehäuse oder irgendeinen
anderen HF-Bezugspunkt (radio frequency plane), sind die Massen bereits
an einem anderen Punkt miteinander verbunden, für HF-zwar, aber die
digitale Schaltung erzeugt ja HF. Also hast du schon einen zweiten Pfad
und deine schöne Trennung ist futsch.
Was die Sache aber dann am Ende völlig absurd macht, ist, wenn du
mehrere solcher AD-Wandler hast, die alle ihre Massen an nur einem Punkt
unter ihrem Chip verbunden haben wollen.
Diese unlösbare Aufgabe löst man heute immer öfter so, daß man nur eine
einzige Masssefläche verwendet und die digitalen und analogen
Schaltungen und Leiterbahnen räumlich voneinander trennt. Außerdem wird
viel gefiltert und verdrosselt in solchen Systemen, mit PI-Filtern in
den Versorgungsleitungen und RC-Filtern in den digitalen Leitungen um
die Anstiegszeiten zu vergößern und damit die Störungen zu verkleinern.
Eine andere wichtige Maßnahme ist die Verwendung symmetrischer
Signaltechnik für bestimmte analoge Leitungen, weil auch damit der
Einfluß von Ground Noise drastisch verringert werden kann. Viele
AD-Wandler haben bereits symmetrische Eingänge.
Am Anfang mußt du dir erst mal eine RF-Plane suchen, eine
HF-Bezugsfläche also, auf die du alle HF-Störungen zurückführst, an der
du alle Kabelschirme festmachst und an die großflächig alle Massen der
Versorgungsspannungen verbunden werden. Schau mal, wie das die PCs
machen.
Dann sitzt die Analogelektronik auf einer Massefläche in der Nähe dieser
RF-Plane. Die digitale Schaltung schiebst du weit weg von dieser
RF-Plane und der analogen Schaltung, ins Innere der Geräts. Mußt du
digitale Signale nach außen führen, dann darfst du nur verdrosselte
Leitungen zur RF-Plane führen. Diese Drossel muß Gleichtaktstörungen
unterdrücken, also solltest du hierfür eine Gleichtaktdrossel verwenden.
Ich will dir aber nichts vormachen: Wenn du das richtig machen willst,
mußt du dich tief in die Materie einarbeiten...
Kai Klaas
