Cómo implementar un plano de tierra analógico

He visto esta imagen en varias hojas de datos de Atmel. Este es de la hoja de datos ATTiny48 / 88 .

¿Alguien puede explicar con algún detalle cómo implementar esto correctamente en una placa de 2 capas? Tengo que imaginar que el plano de tierra analógico tiene que estar conectado al plano de tierra digital de alguna manera en la PCB, ¿o eso ocurre internamente en el AVR? ¿La línea punteada debe tomarse literalmente en términos de la forma y la extensión del plano de tierra analógica (no hay dimensiones en el diagrama, así que lo dudo)?

Primero, probablemente no necesites terrenos aislados. Se utiliza cuando la corriente de retorno produce un desplazamiento problemático (altas corrientes), buses de datos paralelos amplios, tiempos rápidos de subida / bajada (diagramas de ojo de cierre) y vertidos de cobre [como] de antena. Use buenas prácticas de desacoplamiento y no se preocupe por eso hasta que se rompa.

De lo contrario, lo siguiente que debe intentar es una conexión directa, sin impedancias / filtros adicionales. Conecte AGND y GND en un solo punto con trazas relativamente gruesas (es decir: baja inductancia), en la fuente de alimentación. Esto a veces se llama tierra de estrella cuando se conectan varias tierras aisladas. Asegura que las corrientes de retorno de algunos componentes no contribuyan a un voltaje de compensación para otros componentes. El ruido proviene no solo del sumidero, sino también de la fuente: si se molesta en aislar a tierra, aísle, filtre y conecte también los respectivos rieles de voltaje. Esto es tan simple como el desacoplamiento (a la tierra correcta; recuerde que las tapas transmiten ruido) con tapas a tierra y, si es necesario, perlas de ferrita o inductores entre rieles equipotenciales.

Estudie la geometría de la corriente de retorno antes de modificar aún más el sistema de tierra.

He usado esta técnica antes (en 4 capas, no en 2, pero aún se mantiene), y encontré varias ventajas y desventajas de hacerlo. De lo que están hablando específicamente es de una isla de plano de tierra que no es GND, sino AGND, que está vinculada a GND en un solo punto, posiblemente a través de una pequeña impedancia. No estoy seguro si el ATMEL tiene un pin AGND separado, pero nuestro dsPIC sí. En este caso no hay conexión sino un inductor entre VCC y AVCC, y la derivación nunca debe cruzar de VCC a AGND, o AVCC a GND. Todas las señales analógicas están referenciadas a AGND (es decir, divisores de voltaje, tapas antisolapamiento, etc.). El objetivo es evitar que todos los circuitos digitales que crean ruido ensucian sus rieles analógicos.

En cuanto a la implementación de su técnica, solo están diciendo que la extensión de esta isla AGND abarcaría aproximadamente esta esquina del micro, así como todas las derivaciones entre AVCC y AGND y sus circuitos de medición analógicos. No tiene que extenderse completamente a los puertos de entrada para mediciones de voltaje, etc., sino al menos a la resistencia del lado bajo de su divisor de voltaje y tapa antialiasing, así como a cualquier amplificador de entrada analógica y sus fuentes de alimentación. Por AVCC, me refiero al VCC después de ser filtrado por el inductor.

Experimentamos con diferentes impedancias que conectaban GND y AGND, y descubrimos que una resistencia de 10 ohmios funcionaba bien para aislar el ruido en la tierra digital. Si la impedancia es demasiado alta, el micro no estará contento porque espera el mismo potencial de CC en los dos motivos. En nuestro caso, teníamos un LDO de bajo ruido separado que alimentaba el AVDD, y un convertidor buck ruidoso y de alta potencia que alimentaba los muchos dispositivos en el VDD digital. El aislamiento que lograría (para evitar que las cosas digitales ruidosas contaminen sus rieles analógicos) es menor con solo un inductor y una isla de tierra separada como sugiere esta hoja de datos, pero es mucho más simple de implementar.

Una prueba simple para verificar si está mejorando su ruido de riel analógico es usar su ADC para convertir un valor de CC y trazar las mediciones sin procesar en un histograma o hacer un stdev en Excel. En un mundo perfecto / sin ruido, no tendría variación en esta medición, pero en el mundo real tiene una cierta cantidad de variación proporcional a sus niveles de ruido.

No estoy de acuerdo con los 10 de Nathan$\Omega$resistor. Tierra es sagrada, y debe ser tierra, es decir, tan pocas diferencias de voltaje como sea posible. Si su circuito analógico se disipa 3 mA, su tierra analógica ya tendrá un desplazamiento de 30 mV.

Estoy de acuerdo con una sola conexión entre los dos suelos, pero luego a través de un cordón de ferrita.