Hallo alle, ich habe immer wieder von digitaler und analoger Massen gelesen, aber dies verstehe ich nicht ganz. Folgende Frage: 1. Was sind die Unterschiede zwischen beiden bezuglich der elektronichen Eigenschaften? 2. Wie kann man sie mit Schaltung realisieren? Für jede Erklärung bin ich sehr dankbar. Kahn.
zu 1) Unterschied gibt es keinen, sie werden nur eben für digitale bzw. für analoge Schaltungen verwendet. Der Hintergund ist folgender: Digitale Schaltungen verursachen Störungen, die sich über die Betriebsspannungsleistungen ausbreiten. zu 2) Indem man für analoge und digitale Schaltungen getrennte Spannungen verwendet (einen eigenen Spannungsregler oder zumindest eine Spule + Kondensator als Tiefpassfilter. Beide Massen nur am Netzteilanschluss verbinden.
Hi, Hier noch etwas "pysikalischer" Hintergrund: Ein (GND)-Leiter hat immer etwas Widerstand, Induktivität und Kapazität. Dadurch entstehen also auch elektromagnetische Felder. Um das mit der Massetrennung einfach zu erklären: Digitale Schaltungen ziehen hohe Stromimpulse, da alle Gatter etc. auf z.B. die steigende Flanke der Clock annähernt gleichzeitig schalten. Das können locker einige A werden. Es fällt also über den GND-Leiter eine Spannung ab, die mit der Clock moduliert wird. Die Leitung stellt dann auch noch eine Antenne dar. D.h. Du hast Spannungsschwankungen auf dem GND-Leiter und Abstrahlungen. Das ist dem Ditialteil ziemlich egal. Wenn Du jetzt das gleiche GND nimmst, würde Deine analoge Spannung im Takte der Clock hin- und her springen. Gruß ka-long
Danke Benedikt.
>>Beide Massen nur am Netzteilanschluss verbinden.
Meinst du damit, dass beim Layout man diese Massenleitungen direkt an
Netzteilanschluss routen muß?
Kahn
Nicht ganz. Im prinzip reicht es zwei getrennte Massen zu verlegen, die aber nur an einem Punkt zu verbinden, so dass ein Spannungsabfall auf einer Leitung die andere nicht beeinflusst.
Stell dir das als "Y"-Leitung vor. Direkt nach dem Spannungsregler einen Abzweig machen, auch wenn die Leitungen in die gleiche Richtung gehen. Die liegen dann halt parallel. Dies gild nicht nur für GND sondern auch für Vcc wenn AVcc und DVcc gleiche Spannung haben.
Zu Benedikts Beitrag: Ich weiß nicht, wie der gemeint ist, aber er könnte so verstanden werden, daß es egal wäre, an welcher Stelle der Verbindungspunkt liegt. Das ist aber eben nicht egal! Die Abzweigung muß tatsächlich direkt hinter dem Spannungsregler (oder sogar vorher, mit einem eigenen) passieren. Also eher ein "V" als ein "Y"! Alles, was über das gemeinsame Stück an Strom für den Digitalteil fließt, findet man sonst als Störung des Analogteils wieder!
ich habe das Bild gemalt, hoffentlich kann es uns bei der Diskussion helfen. Kahn.
@Philipp Sªsse Ich meinte es so wie ich es sagte: "...die aber nur an einem Punkt zu verbinden, so dass ein Spannungsabfall auf einer Leitung die andere nicht beeinflusst."
Es muss aber nicht sein, dass der digitale GND alles kontaminiert. Beispiel: getaktete Schaltregler, bei denen ist es die analoge Seite, die Störungen verursacht. Andy
Wittgenstein hatte recht! Ja, Dein Satz kann verstanden werden, daß man den Punkt so wählen soll, daß ein Spannungsabfall auf einer Leitung die andere nicht beeinflußt. Aber jemand könnte ihn auch so verstehen, daß der "so daß"-Teil eine Folgerung wäre, also durch die Wahl eines einzigen Punktes erreicht sei, daß keine Beeinflussung stattfindet. Denn diese verbreitete Annahme führt immer wieder zu Problemen. Deswegen meine Klarstellung (inklusive des Hinweises, daß ich Dir nicht unterstelle, es andersherum gemeint zu haben). Okay?
folgt man den div. Appnotes, sollte der zentrale Ground der Elko vor dem Spgregler sein, also gleich dem hinter der Grätzbrücke. Auf diesen sollte sich sogar der Ground der Linearregler selbst befinden. Die sternförmige Erde ist jedoch nicht nur auf digital begrenzt, auch in der Audiotechnik wird dieses Konzept umgesetzt (mit richtig fetten Elkos, das ist aber 'ne andere Geschichte). Viele Grüße Olaf
Hallo, mal eine dumme Frage dazu: wäre es sinnvoll, die Kapazität der digitalen Masse zu erhöhen? Könnte man daß durch Kondensatoren, deren anderer Pol jeweils "offen" im Nichts hängt, erreichen? Also vom Prinzip her sollen die Kondensatoren mit ihrer verbundenen Seite wie eine Art große (unipolare) Kugel sein, auf der sich Coulombsche Ladung ansammeln kann, eine Art Ladungsreservoir? Daß müßte doch die Störungen in Richtung analog teilweise schlucken können oder? Oder würden mit nur einem Pol angeschlossene Kondensatoren gar nichts ändern?
Ich hätte da auch 'ne Frage: Ich möchte eine Schaltung über einen einzelnen +5V-Spannungsregler versorgen, der empfindliche Analogteil soll wie grad beschrieben seine eigenen Stromversorgungsleitungen kriegen. Nun möchte ich Analog- und Digitalteil zusätzlich mit einem LC-Tiefpass trennen, gibts da eine Faustregel zur Dimensionierung? Wie bei Digital-Schaltungen, da kriegt jeder Chip einfach seinen 100nF-Kerko, und es paßt schon. Und sollten in beide Stromversorgungszweige LC-Glieder rein oder nur in den Analogzweig? Der Digitalzweig benötigt etwa 300mA (das meiste keine ICs, sondern statisch leuchtende LEDs), der Analogteil wenige mA. Nochwas: Was mach ich denn, wenn ich aus dem Analogteil (z.B. Komparatorausgang) an einen Eingang im Digitalteil will? Die Massen darf ich ja nicht verbinden, aber ich will den Signalrückstrom ja nicht den weiten Weg bis zum Spannungsregler zurückschicken. Außerdem stimmt dann das Bezugspotential möglicherweise nicht mehr. Optokoppler? Oder wäre ein Komparator mit getrennter Masse (z.B. LM319) genau dafür gedacht? MfG Olaf
Normalerweise legst Du dann den analogen GND bis unter den Pin, von dem digitalen Bauteil. Stephan.
mal eine Verständnisfrage: was ist denn Analogteile und was Digital von den Bauteilen her? Transistoren, MC, OPV, LED. Was ist davon ein Analogteil, und was Digital? Soll wirklich vom Spannungsregler eine extra VCC-Leitung zum AVCC des MC gelegt werden?
Habe auch eine Frage: Wie sieht es mit AD-Wandlern aus (MAX186)? Welche Masse nehme ich da? Die vom Analogteil (z.B. Instrumentenverstärker) oder die vom µC? Gruß Holger
In verschiedenen Application-Notes wird empfohlen die AGND und DGND am ADC bzw. DAC zu verbinden und zwar genau unter dem Chip. Auch sollten digitale Signalleitungen nicht über eine Fläche mit analog GND geroutet werden. http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1155,C1001,C1158,P1037,D4160 http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_Notes/135208865AN-202.pdf http://focus.ti.com/lit/an/slyt166/slyt166.pdf http://www.alternatezone.com/electronics/files/PCBDesignTutorialRevA.pdf
Bei den ganzen Fragen hilft nur: Lesen, lesen, lesen und noch mal lesen, dann experimentieren und messen und lernen. Das Thema ist sehr komplex, es kommt immer auf die exakte Situation drauf an, es gibt keine Universallösungen. Es macht einen himmelweiten Unterschied, mit welchen Taktfrequenzen der digitale Teil arbeitet, welche Ströme im digitalen und analogen Teil fließen, und wie genau der analoge Teil sein soll. Wenn man nur mit 8 Bit digitalisieren will, muss man sich schon ungeschickt anstellen, um signifikante Störungen einzufangen. Muss man jedoch z.B. mit 16 Bit digitalisierung, sieht die Welt ganz anders aus, da muss man schon richtig denken. Je nach Situation werden die Lösung dann sehr komplex, oder ganz primitiv. Eine Primitive Lösung kann z.B. ein simples RC-Filter für den Analogteil sein.
Hallo alle, Kannt jemand von eure das von mir gemahlt Bild Masse.pdf (oben) kommentieren? Ist es richtig so? Kahn.
Benötigst du denn 2 unterschiedliche Vcc oder möchtest du den Analgen Teil auch mit 5V versorgen?
@Dierk (damit die Frage nicht untergeht): Einfach nur Erhöhen bringt meistens nichts, da größere Kapazitäten auch dazu neigen, einen höheren Innenwiderstand und eine höhere Induktivität zu haben. Wenn der Digitalteil schön hochfrequent ist, ist der große Kondensator manchmal schlechter als der kleine. LOW-ESR-Typen bringen da mehr, vermute ich. Warum die "offenen" Kapazitäten mehr bringen sollen als die direkt am digitalen Bauteil zwischen Masse und Versorgung geschalteten, kann ich nicht nachvollziehen. @Kahn: So ist es wohl vom Schematic ideal, auf Probleme im Layout muß man natürlich trotzdem achten. (Wenn Du das Bild nicht mit einer Kaffeemühle gemahlen hast, hast Du es übrigens wohl eher gemalt (-; )
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