PCB レイアウトでのデジタル、アナログ、および接地の詳細な共有

電子機器の分野では、PCB 設計に関連するさまざまな種類の接地 (デジタル、アナログ、および接地) についても混乱しています。大学の講師がいつも指摘するように、理由は同じ参照でも異なる記号で表現されているが、混乱しないようにするのは難しい。

理論的には、デジタル電子部品がデジタルグランドを指し、アナログ電子部品も同様であることは容易に理解できます。それらは、回路図で使用されている接地記号によって明確に区別できます。ただし、実際の課題は、物理的に配線し、それぞれの接地を PCB に配置することです。

地面は実際に何をしているのですか？

デジタル回路の測定には、単一点接地電流または基準点、接地ピン、および接地テスターを使用した適切な接地方式のいずれであっても、デジタル電流が使用されます。アンチエイリアシングフィルタや差動アンプ、A/D コンバータ、その他のコンポーネントを組み合わせたり、機器や電源の信号とノイズの違いに注意したり、S/N 比や電圧を考慮したりする場合は、知っておく必要があります。あなたが探しているもの。

PCB board

場合によっては、PCB 設計の接地技術を習得するために基本を再理解する必要があります。これは、地上の回路図記号を超えることを意味します。典型的な電子システムでは、グランドはデジタル信号とアナログ信号の基準を提供します。したがって、信頼できる信号を得るためには、地面は比較的「きれい」でなければなりません。

グランドは、信号配線を流れる電流のリターンパスとしても機能します。現在のパスについて覚えておくべきことが 2 つあります。

電流は常に抵抗が最も小さい経路を流れます。

アース線は、大電流を処理できる十分な太さが必要です。

デジタル、アナログ、および接地

デジタル回路は通常、Vcc と 0V の間で振動する信号の急速な遷移によって特徴付けられます。当然、電流パルスが通過すると、グランドにスパイクが発生します。一方、アナログ信号は、正確な読み取りを提供するために、安定した接地に大きく依存しています。

接地とは、実際には、地球自体にまで及ぶ物理的な接続を指します。通常、シャーシに接続されるか、隣接するコンポーネントから静電気放電を安全に伝達するために使用されます。理論的には、地球は中性電気平面です。ただし、うるさい場合があることがわかりました。

PCB に異なるアースを接続する

経験豊富なエンジニアでも、PCB のグランドパターンを正しく設定することは厄介な問題です。たとえば、オーディオとデジタルの接地に誤りがあると、スタティックノイズがオーディオ出力に結合する可能性があります。新しい設計者は単一のグランドプレーンしか使用できないため、アナログ入力がランダムに変動します。 PCB 処理工場では、PCB レイアウトにおけるデジタル、アナログ、アースの詳細な共有と、PCB 設計に関連するさまざまな種類のアースについて説明しています。

電子機器の専門家の中には、スター接続がさまざまな種類の接地を 1 点で接続するための最良の方法の 1 つであると指摘する人もいます。ただし、場合によっては、部品のレイアウトや PCB 上のスペースの制限により、スター接続が実現できない場合があります。

アース接続で何度も失敗した後、ようやく安定したアースを設計する方法を学びました。私は、接地バー方式を使用して、PCB ボード上の電源、デジタルおよびアナログモジュールを分離することを好みます。

もちろん、この接地方法は、コンポーネントがその機能に従って明確に分離できる場合にのみ適用できます。グランドプレーン配置の原則は、最もノイズの多い接地端子を一方の端に配置し、最も敏感な接地端子をもう一方の端に配置することです。

場合によっては、特定のコンポーネントでグランドプレーンを分離するだけで済みます。これは、次の方法でコンポーネントの下のグランドプレーンを分離することによって実行できます。

PCB ボードの接地は、独自のトピックと見なすべきではありません。代わりに、PCB 設計者は、常識、またはエレクトロニクスの基本的な法則と鮮やかな想像力を使用して、さまざまな接地配置によって形成された経路に沿って電子がどのように移動するかを視覚化する必要があります。