Cómo usar un punto en estrella para conexión a tierra analógica y digital

Me di cuenta que para mí, la parte más difícil de tener citas es, en primer lugar, conocer gente. Como ingeniero que soy, paso una gran parte de mi vida delante de un ordenador, no confraternizando con los demás. Esa es una razón por la que creo que los sitios web y las aplicaciones de citas son una gran idea. Me ayudan a hacer conexiones que nunca podría hacer de otra manera. Formar un vínculo con otra persona es difícil, pero vincular los planos de tierra de señales analógicas y digitales es aún más difícil. Los chips digitales ruidosos pueden causar interferencias en tus preciosos circuitos analógicos. Por lo tanto, tienen que estar separados, pero aún deben ser referenciados al mismo terreno. Si conectas los planos, quieras o no, puedes crear más problemas de los que soluciones. Ahí es donde entra el terreno en estrella. Un terreno en estrella te permitirá unir diferentes terrenos para ciertos circuitos de señales mixtas.

El problema de conexión a tierra de señal mixta

Como las citas, conectar a tierra señales mixtas de Placas de Circuito Impreso es un tema complejo con muchos problemas y soluciones. Sabes que debes mantener tus señales analógicas y digitales separadas para reducir la EMI, pero también deben conectarse a tierra juntos. Una conexión a tierra inadecuada puede dar lugar a grandes circuitos de conexión a tierra que emitirán ruido en, y posiblemente alrededor, de tu circuito.

El principal problema en las placas de señal mixta son los circuitos digitales. Los chips de conmutación digital pueden ser bastante ruidosos, lo que no sería un problema si estuvieran solos. Sin embargo, cuando se combina con circuitos analógicos, el EMI digital a menudo se encuentra mezclado con señales analógicas sensibles. Es por eso que generalmente debes tratar de mantener estos dos sistemas separados.

Sin embargo, la separación de circuitos analógicos y digitales crea otro problema, una tierra flotante. Todos tus chips analógicos y digitales deben estar referenciados a la misma tierra para que funcionen correctamente. Si conectas tus planos de tierra analógicos y digitales separados donde desees, puedes crear bucles de tierra. Los blucles de tierra grandes actuarán como antenas e irradiarán EMI a otra parte de tu placa, y posiblemente fuera de tu dispositivo. Una conexión a tierra para conectores analógicos y digitales te permite reunir sus circuitos analógicos y digitales en un solo punto. Esto reduce la posibilidad de bucles de tierra y radiación EMI.

^{Todas las conexiones a tierra deben terminar en tu terreno estelar.} 

Tierra en estrella

Mucha gente ha tratado de describir el amor y ha fallado. No soy tan atrevido, así que solo delinearé los terrenos de las estrellas. Una tierra en estrella es un punto único que conecta planos de tierra analógicos y digitales para eliminar los bucles de tierra. No necesariamente tiene que estar en forma de estrella, pero la idea es que cada conexión se realice en un solo punto central.

Si quieres tener dos novias al mismo tiempo (lo cual no recomiendo) debes mantenerlas separadas. De la misma manera, tus circuitos analógicos y digitales deben interactuar lo menos posible. Debes usar rieles de alimentación separados para cada uno, y conectarlos solamente en el punto de estrella. Esto asegurará que las áreas de bucle de tierra se minimicen y que las señales analógicas y digitales no se mezclen e interfieran entre sí en los planos de tierra.

Cuándo utilizar tierra en estrella

En mi experiencia, no basta con saber qué hacer, es necesario saber cuándo hacerlo. Sé que las parejas se cogen de las manos, pero he descubierto que no debería intentar coger las manos inmediatamente después de estornudar. Hay algunas situaciones en las que es apropiado usar una tierra en estrella y otras donde no lo es.

El momento perfecto para utilizar una tierra en estrella es cuando tienes un solo PCB con un solo ADC/DAC. En ese tipo de sistema, puedes hacer que tu punto estrella sea el punto de conexión a tierra para tu convertidor de analógico a digital. Luego, conecta tus planos de tierra analógicos y digitales a ambos lados del convertidor en ese mismo punto también. Esto te ayudará a reducir considerablemente el ruido en tu circuito de señal mixta y hará que la conexión a tierra sea un verdadero placer.

Como dije antes, una vez que entras en más de una relación, las cosas se complican. Si estás diseñando un sistema de tarjetas múltiples, o estás utilizando más de un convertidor, una tierra en estrella puede que no funcione para ti. El problema es que tendrás más de un punto de estrella, lo que creará la posibilidad de muchos bucles de tierra. La idea general de un terreno estelar es que todo está conectado en un punto. Si no puedes conectar todo en un punto, ni siquiera lo intentes.

 

^{Mantén tu circuito bien conectado a tierra.}

La gente no está destinada a estar separada, pero las señales analógicas y digitales ciertamente sí. Si no conectas a tierra tu circuito de señal mixta, las cosas se pondrán ruidosas. Un terreno estelar puede ayudar a reducir la EMI en tu PCB y mantener todo en el lugar correcto. Sin embargo, debes tener cuidado de usar solamente una estrella en los sistemas con un solo convertidor. Una vez que te metes en sistemas más complejos, crear un único punto en estrella se vuelve casi imposible.

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