Одиночная точка по сравнению с земной плоскостью, в аудио разметке печатной платы OP AMP


8

Недавно я разместил, казалось бы, невинный вопрос на другом форуме. Я пытался удержать небольшую и относительно простую схему до двухслойной платы и спрашивал о достоинствах экранирования меди, соединенной с аналоговым заземлением, в отличие от выделения неразбитой отдельной плоскости, используемой для заземления. Хотя мой вопрос касался только защитной ценности такой медной засыпки, серьезное противоречие началось с совершенно другой точки зрения. В моем макете я создал виртуальное заземление, используя типовой делитель напряжения, питающий настроенный операционный усилитель с единичным усилением, а затем включил возврат каждого аналогового заземления в точку, смежную с выходом этого виртуального заземления. Я также сделал медную заливку на наименее занятом слое и привязал его к той же аналоговой земле, снова в той же самой точке. Но вскоре последовал ряд постов, в которых я критиковал использование такой замысловатой схемы «паутины», и многие из них говорили, что я должен просто создать плоскость заземления и просто установить все соединения с ближайшей доступной точкой этой плоскости (через нужно). Хорошее выполнение, конечно, делает для более чистой и простой компоновки визуально. Но, пройдя «единую точку» в течение стольких лет и имея в основном успешные (то есть вполне и стабильные) проекты, я не решаюсь измениться. Тем более, что некоторые из аргументов говорили об отдельных точках основания как о чем-то архаичном, и относились к цепям вакуумных ламп. Какая? со многими перезвонами в этом, я должен просто создать плоскость заземления и просто сделать все соединения с ближайшей доступной точкой этой плоскости (через, при необходимости, через). Хорошее выполнение, конечно, делает для более чистой и простой компоновки визуально. Но, пройдя «единую точку» в течение стольких лет и имея в основном успешные (то есть вполне и стабильные) проекты, я не решаюсь измениться. Тем более, что некоторые из аргументов говорили об отдельных точках основания как о чем-то архаичном, и относились к цепям вакуумных ламп. Какая? со многими перезвонами в этом, я должен просто создать плоскость заземления и просто сделать все соединения с ближайшей доступной точкой этой плоскости (через, при необходимости, через). Хорошее выполнение, конечно, делает для более чистой и простой компоновки визуально. Но, пройдя «единую точку» в течение стольких лет и имея в основном успешные (то есть вполне и стабильные) проекты, я не решаюсь измениться. Тем более, что некоторые из аргументов говорили об отдельных точках основания как о чем-то архаичном, и относились к цепям вакуумных ламп. Какая? Тем более, что некоторые из аргументов говорили об отдельных точках основания как о чем-то архаичном, и относились к цепям вакуумных ламп. Какая? Тем более, что некоторые из аргументов говорили об отдельных точках основания как о чем-то архаичном, и относились к цепям вакуумных ламп. Какая?

Так или иначе, просто возни, мое исследование по этой теме, казалось, показало два лагеря на эту тему. Одним из аргументов является то, что когда доступна непрерывная наземная плоскость, она всегда лучше. Другой аргумент говорит, что если это высокочастотная цепь, то земля заземления лучше, но для низкочастотной цепи (включая аудио) лучше использовать одноточечный заземление, в основном, чтобы избежать контуров заземления.

Конечно, у меня все еще есть дилемма, так как затраты на прототип ограничивают меня двухслойной доской, если это возможно, на этот раз, и это означает, что моя псевдо-земля будет, в лучшем случае, медным потоком, сломанным некоторыми короткими следами тут и там , Но прежде чем добавить эту сложность или возможное исключение к правилу, я хотел бы задать этот конкретный вопрос для общего обсуждения: для аудио-дизайна с использованием OP Amps, когда схема заземления с одной точкой - лучший путь, и когда просто более простой «ближайший путь к плоскости земли» - лучший (или, по крайней мере, адекватный) выбор.

В качестве примера, эти два многослойных снимка экрана показывают две достаточно похожие версии одной и той же платы, которая в действительности составляет около 4 "x 2,5". В первом вы можете увидеть множество длинных следов на обеих сторонах доски, завершающихся на одной площадке с надписью AGND. Второй почти такой же контур, но на этот раз область с плохой синей медью является частью аналоговой сети заземления, поэтому все эти длинные следы ушли в пользу ближайшего пути к заземляющей плоскости / заливке меди. Помимо всех возможных критических замечаний по поводу других проблем с макетом, это только пример. Я действительно хотел бы ограничить это обсуждение оригинальным вопросом.

версия с одной точкой заземления версия с одной точкой заземления

Ближайший путь к версии наземного самолета Ближайший путь к версии наземного самолета


Это большой вопрос! (Из моего ограниченного опыта) Мне нравится единая точка для DC-аудио (возможно, до 100 кГц). (Это также в некоторой степени зависит от усиления.) Как только вы превысите это значение (f> 1 МГц.) Я обнаружил, что лучше иметь одно большое заземление с несколькими подключениями к заземлению передней панели / корпуса. Я предполагаю, что есть некоторая связь с обратными токами сигнала, в какой-то момент вы больше заботитесь об индуктивности линии заземления.
Джордж Херольд

Вы знаете, я почти начал думать об индуктивности этих длинных путей как мой друг. В конце концов, они, казалось бы, подавляют усиление на частотах, где вы не хотели бы получить усиление в аудиосистеме! И да ... в вопросе об усилении, эта конкретная схема спроектирована так, чтобы быть практически единообразной и иметь дело только с сигналами линейного уровня (около 100 мВ). Таким образом , ее спорно в таком случае , как это было бы , что не имеет большого значения . Но я думаю, что мне лучше иметь открытость, если так или иначе действительно лучше. Теперь, кроме проблем с маршрутизацией, испытывали ли вы какие-либо негативные последствия заземления в одной точке?
Рэнди

Усмешка, хорошо усиление 10 ^ 4, BW DC ~ 2-3 МГц. Первый одноточечный заземляющий печатный модуль не колебался ... но почти. У него был злой пик усиления на высокой частоте. На высокой частоте индуктивность не ваш друг. Я думаю, что это приводит к сдвигу фаз. Вы смотрели на какие-либо вещи целостности сигнала, где они говорят о том, куда текут возвратные (gnd) токи?
Джордж Херольд

Я слышал, что на высоких частотах, земля заземления является лучшим выбором, также из-за этой проблемы индуктивности. Проблема, конечно, в том, что даже схема, предназначенная для аудио, может колебаться с некоторой нежелательной высокой частотой. Так что я привык добавлять дополнительные RC-сети, чтобы предотвратить мистера Мерфи. Я думаю, независимо от того, какой метод является лучшим, ни один из них не освобождает нас от добавления этих схем в такие проблемы. Что еще хуже ... индуктивность длинных следов или контуров заземления на наземных плоскостях! ;-(
Рэнди

Ответы:


4

Есть плюсы и минусы для любого.

Преимущество плоскости полного заземления сигнала состоит в том, что сигнал 0 В представляет собой сигнал высокой целостности 0 В, и на него можно положиться, но не при наличии токов, имеющих какое-либо значение. Несмотря на то, что плоскость заземления имеет очень низкий импеданс, падение напряжения может продолжаться при наличии значительных токов. Сила падения напряжения зависит исключительно от самого маленького сигнала, который вы хотите усилить.

Система звездных точек позволяет избежать тех «значительных токов», упомянутых в предыдущем абзаце, благодаря тому, что дорожки, несущие сигналы (обратные дорожки 0v), не разделяют эти значимые токи. Обратной стороной является то, что в итоге вы получите магнитные петли, которые могут иметь напряжения, индуцированные друг от друга, и «значительный ток», протекающий по другой дорожке, может быть связан.


Ну, я ценю это. Ваше мышление отражает мое, и у меня есть некоторая история там. Теперь давайте возьмем случай, когда большинство наземных ссылок являются чистыми ссылками, несущими минимальный ток. Как и вход + операционного усилителя, ссылающегося на виртуальное заземление через 1 мегом. И давайте далее предположим, что это все вокруг слаботочной цепи, где все усиления являются усиления напряжения (не мощности). Вы сказали бы, что это имеет значение в тот момент? А как насчет гибридного подхода ... где эти чистые ссылки привязаны к плоскости, но все истинные сигналы возвращают используемые изолированные следы назад к источнику основного источника?
Рэнди

Я также вижу, что, будучи ограниченным двумя слоями и используя медную заливку вместо сплошной плоскости, необходимость в нанесении некоторых следов на стороне "заливки" должна быть сведена к минимуму. Во втором примере я уже вижу, где я выстрелил себе в ногу, заставляя токи земли между правым и левым краем доски обвивать эти длинные следы возле нижней середины. С тех пор я добавил несколько переходных отверстий, чтобы перенаправить все это на верхний слой, чтобы моя медь была на шаг ближе к плоскости земли.
Рэнди

1

Извините за возрождение старого (своего рода) потока, но OP (и другие читатели также) могут найти этот документ интересным:

http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450

Как я понимаю из вышеприведенного документа, следует различать высокие (1 МГц и выше) и низкие (1 МГц и ниже) токи частоты, поскольку они имеют разные пути обратного тока. Следовательно, можно использовать сплошную / единственную плоскость заземления, если трассы, несущие сигналы разных частот, сгруппированы (т.е. высокочастотные сигналы с другими высокочастотными сигналами на одной стороне и низкочастотные сигналы вместе с другими низкочастотными сигналами на другой стороне ).


Интересно и спасибо. Я скажу, что в проектах со смешанным сигналом, которые я сделал, например, в статье описывается, что я всегда пытался использовать расщепленные плоскости заземления для областей копания и аудита. До сих пор были хорошие результаты, но опять же я редко работаю с очень высоким усилением, и моя аналоговая работа находится в области аудио. Кроме того, со времени моего поста я выбрал простые наземные самолеты в нескольких аудио-проектах, и доски хорошо себя вели. Поскольку все мои точки заземления несут ток, близкий к нулю, я полагаю, это не имеет большого значения. Я подозреваю, что многие из звездообразных арг наиболее важны для прототипов ручных проводных досок.
Рэнди
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.