Как облегчить сохранение нескольких макетов (например, AGND, DGND и т. Д.) В макете при использовании Eagle?

Я разработал несколько печатных плат, где мне нужно было разделить заземление различных частей схемы, то есть аналоговых, цифровых и мощных. Я использую Cadsoft Eagle для схематического захвата и макета. Достаточно легко определить различные символы заземления в редакторе схем. У каждого из них есть свое собственное сетевое имя. Тем не менее, все заземления должны быть в конечном итоге подключены в одной точке на печатной плате для определения общего задания заземления. При соединении одного заземления (или поставки) с другим, Eagle обычно переопределяет одно из сетевых имен другим, то есть устраняет их отличительные особенности. Это имеет смысл с идеалистической электрической точки зрения, которая предполагает, что провода не имеют импеданса. Тем не менее, в реальном мире не существует такого нулевого сопротивления или заземления в этом отношении! Такое переопределение имени сети мешает проектированию печатных плат. Как мне обойти это поведение? Это не большая проблема в схематическом чертеже, потому что символы поставки сохраняются, а имена сетей скрыты. Тем не менее, в редакторе макетов, после подключения основания, остается только одно уникальное имя сети основания.

В макете можно вручную разделить отдельные основания, даже если они имеют одинаковое сетевое имя, и соединить их в одной точке. Таким образом, все еще возможно достичь цели проектирования только с одним уникальным обожествленным основанием. Тем не менее, это логистический кошмар, разделяющий различные наземные следы, когда они имеют одинаковые сетевые имена.

Есть лучший способ это сделать?

Я попытался создать свою собственную часть Eagle, где множество различных участков соединяются электрически, но не имеют одинаковых сетевых имен. Часть была просто серией физически накладывающихся SMD-подушек. Каждая площадка может быть подключена к уникальному сетевому имени, тем самым сохраняя различные основания, но она обеспечивает электрическое соединение между основаниями. Казалось, это хорошо работает с тем недостатком, что Проверка правил проектирования (DRC) считала, что перекрывающиеся площадки являются проблемой. На самом деле, у Sparkfun есть орлиная часть, которая делает это, однако они решили держать колодки разделенными, то есть не перекрывающимися. Это решает проблему DRC, но тогда плата не подключена должным образом электрически. Это вызывало ошибки в одной из моих досок раньше.

Есть ли хорошее решение этой проблемы? Странно ли с этим обращаться Eagle? Другие инструменты EDA справляются с этим лучше, чем Eagle? Я делаю что-то не так? Это было источником раздражения для меня в течение некоторого времени.

Создайте след с площадками GND и AGND. Нарисуйте медь между этими колодками. Да, это приведет к ошибке «перекрытия» DRC, как показано ниже:

Это нормально . Там три кнопки внизу:

• Очистить все
• Обработанный
• Одобрить

«Очистить все» временно очистит список для этого запуска DRC. Я не уверен, почему это полезно; просто закройте окно, если хотите, чтобы оно было укорочено.

«Обработано» затухает цвет красного X. Это потенциально полезно, если вы просматриваете длинный список ошибок DRC и исправляете их по мере необходимости; Вы можете отслеживать те, которые, по вашему мнению, вы исправили.

«Одобрить» - единственный, который я использую на регулярной основе. Это перемещает ошибку из списка ошибок в утвержденный список:

и держит его там при последующих запусках ДРК. Обратите внимание, что это только перемещает эту конкретную ошибку с этой конкретной парой сетей в этом конкретном месте. Если закрыть это окно и снова запустить DRC, появится уведомление «DRC: 1 Одобренные ошибки»

и нет диалога «Ошибки DRC». Вы можете вернуть это диалоговое окно, создав ошибку или (предпочтительно)errors команду, желтый восклицательный знак на приведенном выше снимке экрана или меню Сервис -> Ошибки.

Функциональность «Одобрить» существует по той же причине, по которой у нас есть такие инструменты, как

#pragma GCC diagnostic ignored "-Warning"

Иногда можно игнорировать ошибку DRC. Это один из тех моментов.

Я делаю это с помощью специальных устройств, созданных для этой цели, которые я называю «шорты». Это упирающиеся накладки и не требуют каких-либо компонентов для фактической установки. На схеме они проявляются в виде слегка утолщенной линии. Дело в том, что на схеме они выглядят как связь, достаточно отличительная, чтобы видеть, но, надеюсь, не мешать. Поскольку они являются отдельными устройствами с точки зрения Eagle, вы можете разместить их там, где хотите, как и любое другое устройство. Вы можете увидеть такой короткий в нижней части страницы 1 схемы USBProg . Этот конкретный имеет обозначение компонента SH2 и является единственной точкой соединения между заземлением питания и землей основной платы.

Мои шорты свободно доступны в выпуске Eagle Tools по адресу www.embedinc.com/pic/dload.htm . Существуют различные шорты в зависимости от того, на каком слое вы их хотите или они пересекают слои.

Единственным недостатком Eage является то, что вы будете получать много неприятных ошибок DRC за каждое короткое замыкание. Я слышал, что в 6-й версии в пакете можно будет сказать, что некоторые вещи могут перекрываться, но на данный момент нет никакого способа обойти это.

Несколько наземных самолетов абсолютно необходимы. При полном уважении к г-ну Отту, поскольку все, что он говорит, само по себе не является неправильным , он просто приходит к неполному выводу из-за упущения рассмотрения аналоговой стороны. Дело в том, что г-н Отт упускает из виду то, что в самой аналоговой секции наличие множества заземляющих плоскостей - по одной для каждого функционального блока аналоговых схем - расположенных по схеме звезда-земля, является требованием для низкого уровня шума (Douglas Self " Small Signal Audio Дизайн "Focal Press 2010", NwNavGuy http://nwavguy.blogspot.jp/2011/05/virtual-grounds-3-channel-amps.html). Хотя в этих двух ссылках конкретно рассматриваются конструкции аудио, принципы еще более важны в высокоточных аналоговых схемах в системах сбора и / или управления данными.

Тогда возникает вопрос: как реализовать цифровое заземление в проекте, имеющем несколько аналоговых заземлений? Ошибка состоит в том, чтобы «шлепать» печатную плату одной земной плоскостью и использовать только методы компоновки, описанные г-ном Оттом, чтобы избежать помех между аналоговыми и цифровыми секциями. Если вы сделаете это, аналоговые характеристики могут пострадать из-за аналого-аналоговых помех .

В типичной конструкции каждый АЦП или ЦАП, вероятно, будет связан с различными функциональными секциями аналоговой схемы. Предоставьте аналоговый заземляющий «островок» для каждой из этих секций с независимой траекторией возврата земли, расположенной по схеме «звезда-земля», обратно к «контрольному заземлению». Это эталонное заземление не обязательно является заземлением источника питания (или аккумулятора). Если есть регулятор, подающий аналоговое питание, то эталонное заземление является контактом заземления ИС регулятора., Что касается цифровой стороны, то контакт заземления регулятора, питающего цифровую сторону (если он отличается от того, который питает аналоговую сторону), также должен быть привязан к эталонному заземлению так, чтобы трассы были как можно короче. Цифровое заземление также должно быть реализовано в виде изолированного острова с независимым возвратом земли обратно к контрольному заземлению.

Теперь нам нужно разобраться с интерфейсом между аналоговой и цифровой секциями. Это включает

1. раздельное аналоговое и цифровое заземление на устройствах АЦП и ЦАП,
2. отдельные источники для аналогового и цифрового питания на одном устройстве и
3. линии управления, такие как шины I2C или PCI.

(1) Раздельное аналоговое и цифровое заземление.
Разработчики микросхем со смешанным сигналом знают, что аналоговое и цифровое заземление должны быть соединены вместе, но они не могут обеспечить такое соединение внутри ИС из-за ограничений геометрии соединений матрицы и площадки. Поэтому рекомендуется всегда подключать эти две точки как можно ближе к ИС. Обратите внимание, что это не всегда так - многие ЦАП и цифровые потенциометры (форма ЦАП) не имеют отдельных аналоговых и цифровых выводов заземления. Для этих устройств соединение уже установлено внутри микросхемы. При соединении аналогового и цифрового заземления объединенная пара должна быть подключена к аналоговой плоскости заземления для этой секции цепи.

(2) Раздельные аналоговые и цифровые источники на одном устройстве
Эти силовые плоскости будут отдельными, даже если у них одинаковое напряжение. Цифровая плоскость питания должна быть изолирована от своего источника-регулятора (и аналоговой мощности, если она приводится в действие тем же регулятором) с помощью ферритового валика. Подключите цифровое питание микросхем со смешанным сигналом к ​​цифровому острову питания как минимум, обойти как аналоговое, так и цифровое питание к заземляющему выводу ИС с керамическими конденсаторами (рекомендуется 100 нФ X7R / X5R, некоторые производители микросхем рекомендуют дополнительные конденсаторы - следуйте всем рекомендациям, указанным в спецификации). Следуйте рекомендациям по разметке, расположив байпасные конденсаторы как можно ближе к контактам устройства. Убедитесь, что конденсатор цифрового байпаса подключен к комбинированному аналоговому и цифровому заземлению на стороне контакта цифрового заземления; он не должен соединяться где-то "между" аналоговые и цифровые контакты. Напомним, что обходной конденсатор цифрового источника фактически служит источником импульсов тока, которые возникают, когда цифровые устройства переключаются в состояние. Таким образом, имеется петля переменного тока от цифрового источника питания, через конденсатор, в заземляющий контакт (цифровая сторона) и обратно через устройство к цифровым контактам питания - токовая петля, которая может и будет излучать излучение. Вот почему важно размещать обводной конденсатор как можно ближе к устройству, тем самым сводя к минимуму размер этой токовой петли. в заземляющий контакт (цифровая сторона) и обратно через устройство к цифровым контактам питания - токовая петля, которая может и будет излучать излучение. Вот почему важно размещать обводной конденсатор как можно ближе к устройству, тем самым сводя к минимуму размер этой токовой петли. в заземляющий контакт (цифровая сторона) и обратно через устройство к цифровым контактам питания - токовая петля, которая может и будет излучать излучение. Вот почему важно размещать обводной конденсатор как можно ближе к устройству, тем самым сводя к минимуму размер этой токовой петли.

(3) Линии управления, такие как шины I2C и / или PCI
До сих пор, учитывая вышесказанное, у нас есть проблема с подключением линий управления, скажем, от микроконтроллера к устройствам со смешанным сигналом, поскольку эти линии по определению должны пересекаться с цифровой стороны на аналоговую. Для этого следуйте рекомендации г-на Отта по обеспечению моста между аналоговым и цифровым заземлением. Для каждого аналогового острова, который имеет контрольные линии, соединяющие его с цифровой стороной, обеспечьте мост от каждого аналогового заземления к цифровому заземлению и проложите сигнальные линии непосредственно через этот мост. В зависимости от фактического расположения и сложности схемы, у вас может быть один мост, соединяющийся с несколькими аналоговыми заземлениями. Это приемлемо - ключевой вопрос - проложить все шумные контрольные линии через мост. Причины этого полностью объяснены в статье г-на Отта.

Подводя итог, вышеприведенные методы больше работают, чем одна наземная плоскость, но необходимы. Ни одно из вышеприведенных обсуждений не отменяет и не удаляет указания г-на Отта о тщательной компоновке и всегда зная, где проходят пути постоянного и переменного тока ( оба пути - отправка ивозвращение). Большинство авто-маршрутизаторов будут иметь проблемы с обеспечением качественного результата с учетом вышесказанного. Вам всегда придется выполнять некоторые маршруты вручную - возможный способ сэкономить время - это автоматическая маршрутизация островков схемы и ручная маршрутизация межсоединений, возвратов на землю, распределения мощности, линий управления. Некоторые приложения для разметки печатных плат имеют слабую поддержку для создания аналого-цифровых заземляющих мостов, поскольку они эффективно соединяют различные сигнальные сети. Если ваше программное обеспечение явно поддерживает это, замечательно, если нет, вы можете оказаться в ситуации, когда вы переопределяете ошибку, обнаруженную процессом DRC.

"Есть лучший способ это сделать?"

Да, есть два способа справиться с этим:

• Используйте одну неразделенную плоскость заземления , как рекомендует Генри В. Отт.
• Используйте компонент «виртуальное короткое» («звезда») и специальные правила DRC.

Я не уверен, как вы делаете это в Eagle, но в Altium люди делают компонент «виртуального короткого» очень похожим на то, что вы уже описали. Вы упомянули дилемму: перекрытие контактных площадок компонента «виртуальное короткое замыкание», увы, приводит к ошибке DRC. Разделение площадок на «виртуальном коротком» компоненте, увы, приводит к неправильному электрическому соединению секций. Существует третий выбор, решение дилеммы:

Подушки компонента «виртуального короткого замыкания» должны быть расположены очень близко друг к другу, но не перекрываться - на расстоянии 0,002 мил (2 микродюйма) от контакта. Затем исправьте правила DRC, чтобы для этого одного специального компонента они не давали ошибку очистки. Такой микроскопически небольшой зазор на печатной плате невозможно измерить - в процессе производства он будет закорочен, как вы пожелаете.

Есть ли какой-нибудь способ проверить, прав ли Генри Отт, и может ли работать одна единая заземляющая плоскость для всего - аналогового, цифрового и силового?

Немного поздно, но все же, вот как это сделать:

Получить 2 разных основания просто. Добавьте символ заземления в свою схему, а затем присвойте ему новое значение. Теперь перейдите к свойствам этого основного символа, и будет доступна дополнительная опция, которая говорит «перезаписать имя устройства». Снимите этот флажок.

Теперь нарисуйте сетевой провод к символу заземления и назовите этот провод, например, AGND. Теперь ваш наземный символ будет иметь такое же сетевое имя. Теперь дайте вашему символу заземления значение снова, которое говорит AGND, чтобы сделать более ясным, что это заземление, например, AGND, а не другое заземление.

Ниже приведены некоторые изображения, чтобы сделать его более четким. Посмотрите на нижнюю левую часть экрана для имен сигналов, чтобы вы могли видеть, что это работает.

что-то, что сработало для меня, состояло в том, чтобы сформировать геометрию многоугольника плоскости земли так, чтобы она была вокруг другой

Плоскости заземления по-прежнему соединены через одну через одну через одну контакты микросхемы, но поскольку сети имеют одно и то же имя, и поскольку геометрия не позволяет заполнение, Eagle не соединяет эти две линии напрямую.