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[参考译文] ADS1248:接地层问题

Guru**** 2540720 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1248, ADS124S08

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/983768/ads1248-ground-plane-questions

器件型号:ADS1248
主题中讨论的其他器件: ADS124S08

大家好、TI 团队、

根据我的电路评论文章、我需要有关布局的一些帮助。 基本上、它是一个具有4层的电路板、其中使用了以下层:

-第1层:信号+接地填充(组件放置侧)

第2层:GND

第3层:电源多边形+接地填充

第4层:信号+接地填充

以下是我的当前状态:

图片底部有6个高侧开关(SOIC-8器件)、每个开关频率为24V/0.4A。 高侧开关对电压进行部分脉冲、并通过 PWM (f < 1kHz)进行控制。 遗憾的是、由于机械条件、高侧开关(连接器)必须以这种方式放置。 24V 电源从左上角开始、从左侧向下一直到高侧开关(实际上在顶层而不是在电源层中消耗)。 高侧开关上方有两个 ADS1248、每个 ADS1248处理3个 PT100传感器。 微控制器位于 ADS1248之上。

我当前的方法是在布局中分离高侧开关和 ADS1248模拟前端之间的接地(顶层)。 这是否合理、或者最好在顶层和接地层中使用完整的接地平面?

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    您好、Tony、

    我正在研究这个问题、并将在第二天左右回来

    布莱恩

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    您好、Tony、

    您提供的说明并不完全清楚、但如果您尝试使用此接地填充切割使电流远离 ADC、请确保它延伸到接地层以及电路板底部的接地填充。 我想您在回答中暗示了这是您要做的事情、但我只是想确保。

    您还需要确保在接地填充和接地层之间有缝合过孔。 我在上图中没有看到它们、但它们可能只是隐藏了。

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢你的答复。 是的、您对我的描述进行了正确解释。 我的想法是在所有层中切断接地端、以确保返回电流不会流经 ADC 部分。 图片中的布局只是一个早期的设计、目的是让您有所了解。 您所解决的接地过孔不在设计中、但这是一个好主意。 一般而言、您会建议这样的想法、还是在所有层上(无切口)完整的接地层更好?

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    您好、Tony、

    不幸的是、除了"视情况而定..."之外、我对您的问题没有很好的回答

    如果从开关流经电路板的 ADC/MCU 部分的电流很小、您实际上可能看不到拆分的好处。 或者、如果电流是恒定的、即始终是相对固定的值、这可能不会导致接地反弹、拆分也不会起作用。 但这实际上取决于您的系统、此处没有保证的正确答案。

    此外、拆分可能会引入其他不必要的系统效应、例如更容易受到 EMI 的影响(您可以在 以下网址阅读有关原因的更多信息:https://e2e.ti.com/support/data-converters/f/data-converters-forum/755516/faq-pcb-layout-guidelines-and-grounding-recommendations-for-high-resolution-adcs)

    该链路通常建议不使用分割的接地平面或接地切割、而是使用单个实心接地层。 我最好的建议是将组件放置在您的电路板上、使这些开关具有清晰的接地返回路径、该路径与电路板的 ADC/MCU 部分不相交、但我认为这可能不是此处的选项。 因此、我会像您已经做的那样尝试切割接地层、但如果切割会带来额外的问题、请准备好修改电路板。

    布莱恩

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    您好 Bryan、

    感谢你的答复。 高侧开关控制24V 阀。 在我们的应用中、阀门打开、经过3秒的延时时间后、我们使用 PWM 驱动高侧开关、以降低电流消耗。 正如我写的那样、每个高侧开关端口最多接受24V/0.4A (标称值、无 PWM 操作)。 在通向 PCB 底部的同一24V 路径上、还有两个24V/250mA 风扇供电、也通过 PWM 进行控制。 还有一点是、减小到24V 消费者的面积有点小、因为微控制器与开关和风扇之间有多条布线。

    感谢您提供了有趣的链接。 我对它的思考越多、我就越倾向于使用完整的接地层。 这是 PCB 的较大部分(仍在工作中)。 在标记中、您会看到风扇的两个4针连接器以及周围的电路部件。 我还必须在该区域中分离接地区域、否则 ADC 区域周围会有一个接地环路。 接地切断端在标记的部分中结束时、我必须使用左侧 ADC 部分周围的每个信号布线。  图片右侧也会出现相同的接地。

    供您参考:高侧开关除了使用二极管外、还可在电感负载下受到保护。

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    感谢您提供的其他信息、Tony。

    您似乎正朝着使用实心接地层的方向移动。 如果您在设计过程中还有其他问题、请告知我们。 此外、如果您执行 EMI 测试等、 并且能够将结果发布到此主题、这将对将来的其他客户有所帮助。 它们可能无法准确模仿您的系统、但至少在进行电路板布局/分区时、它将作为另一个示例。

    布莱恩

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    Bryan、感谢您的帮助! 我决定使用没有切口的实心接地层。 在我们的应用中、重点是无故障读取 PT100值。 ADC 精度并不是很重要。 电路板周围还有其他可能导致 EMI 干扰的组件。 因此、我为第一个设计选择了一个可靠的接地计划、以实现更好的 EMI 行为。  

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    Tony 听起来不错。 我现在会认为这个特定问题已经解决、但如果出现其他问题、可以随意启动一个新的主题。

    如果您需要有关 RTD 测量的任何帮助、我们提供了一本 RTD 指导手册、该手册可能很有用: https://www.ti.com/lit/an/sbaa275/sbaa275.pdf?ts=1615301905447&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    如果您的系统需要、我们还提供用于 RTD、热电偶和热敏电阻的线性化固件: https://www.ti.com/tool/ADC-TEMP-SENSOR-FW。 现在、此信息是 ADS124S08的特定信息、但如果您有兴趣、可以修改代码以与任何 ADC 配合使用。

    请注意、ADS124S08是 ADS1248的下一代版本。 与 ADS1248相比、ADS124S08具有许多性能和功能升级、并且采用更小的封装。 您可能会在未来的项目中考虑使用该 ADC。

    布莱恩