Другие правила выполнения заземлений

• Из-за действия блокировочных конденсаторов и распределённой ёмкости шины земли и питания имеют одинаковый потенциал по переменному то­ку. По этой причине правила разводки цепей питания такие же, как и для проводников земли.

• Не допускайте перекрытия аналоговых и цифровых проводников.

Шины питания аналоговых узлов должны располагаться над аналоговой землей, а шины питания цифровых узлов — над цифровой землёй. Если произойдёт перекрытие цифровой и аналоговой металлиза­ции, высокочастотные шумы, генерируемые в цифровых узлах, через рас­пределённую ёмкость попадут в аналоговую часть схемы. Такое перекры­тие нарушает разделение аналоговой и цифровой земли.

• Разделение земли не означает, что цифровая земля и аналого­вая земля электрически изолированы друг от друга в системе. Они соеди­няются между собой в некоторой точке, лучше всего в одной, имеющей низкий импеданс.

В системе существует только одна земля — это либо защитное заземление при питании от сети переменного тока, либо земля источника (аккумулятора) при питании от источника постоянного тока. Все токи в системе должны «возвращаться» в эту точку. Было бы правиль­но называть все проводники, не являющиеся землёй, возвратными. Все возвратные проводники должны соединяться в одной точке, которая яв­ляется системной землёй. Такой точкой может быть шасси или корпус си­стемы.

Важно понимать, что при подсоединении земли схемы к несколь­ким точкам корпуса могут образовываться земляные контуры. Обеспече­ние только одной точки заземления на шасси является одним из сложней­ших аспектов разработки системы.

• Если это возможно, разделяйте выводы разъёмов для передачи возврат­ных токов и соединяйте их вместе только в точке системной земли. Старе­ние и многократное использование разъёмов влекут за собой увеличение контактного сопротивления, что диктует необходимость использования для заземления нескольких выводов разъёма. Сложные цифровые платы имеют много слоев и сотни и тысячи соединений. Как правило, всегда можно добавить ещё одно соединение, тогда как увеличить число контак­тов в разъёме всегда проблематично. Если не удаётся выделить дополни­тельный контакт в разъёме, то необходимо создать два проводника воз­вратного тока для каждой силовой цепи на плате, соблюдая особые меры предосторожности.

• Важно располагать проводники цифровых сигналов подальше от анало­говой части схемы. Мало смысла изолировать слои, делать проводники аналоговых сигналов короткими и тщательно размещать пассивные ком­поненты, если проводники с высокоскоростными цифровыми сигналами располагаются рядом с чувствительными аналоговыми цепями. Прово­дники цифровых сигналов должны располагаться как можно дальше от аналоговых узлов и не перекрывать области аналоговой земли и аналого­вого питания. Если этого не сделать, то в конструкции появляется новый элемент (см. рис.) — радиопередающая антенна!

Большинство цифро­вых сигналов являются достаточно высокочастотными, чтобы проникать даже через маленькую паразитную ёмкость между проводниками и соз­давать заметные шумы. Напомним, что проблемы может вызвать не толь­ко основная частота цифровых сигналов, но и её гармоники.

• Лучше всего располагать аналоговые схемы на плате как можно ближе к входным/выходным разъёмам. Разработчики цифровых схем, использу­ющие быстродействующие ИС с большими токами потребления, могут со­блазниться провести к аналоговой схеме дорожку шириной 1 мм и дли­ной несколько сантиметров, полагая, что низкое сопротивление дорожки поможет избавиться от шумов. А на самом деле эта дорожка образует длинный и узкий конденсатор, соединяющий по радиоканалу шумы циф­ровой земли и шины питания с ОУ, делая проблему шумов только хуже!