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    Come usare il punto stella di un PCB per una connessione a massa digitale e analogica

    Zachariah Peterson
    |  August 24, 2017

    Ho notato che per me la parte più dura di un appuntamento è incontrare le persone in primo luogo. Come ingegnere, trascorro un’ampia parte della mia vita davanti ad un computer, non socializzare all’esterno. Questa è la ragione per cui penso che i siti di incontri e le app siano una grande idea. Mi aiutano a creare connessioni che altrimenti non sarei mai stata capace di avere. Fondare un legame con un’altra persona è difficile, ma ancor più dura è legare segnale di piani di massa digitali e analogici. Chip digitali rumorosi possono causare interferenza nei tuoi circuiti analogici. Quindi devono essere separati, ma devono essere riferiti alla stessa massa. Se connetti i piani nolente o dolente puoi creare più problemi che puoi risolvere. Ecco dove appare la stella massa. Una massa a stella ti lascerà entrare in piani differenti per certi segnali circuiti misti.

    Il Problema del Segnale di Massa Misto

    Come gli incontri, un segnale di massa misto di PCB è un problema complesso con molti problemi e soluzioni. Sai che devi tenere i tuoi segnali analogici e digitali separati per ridurre l’EMI, ma hanno bisogno di essere messi a terra insieme. Una messa a terra impropria può risultare loop di massa che irradieranno rumore e, possibilmente intorno, il tuo circuito.

    Il problema principale su schede di segnale misto è il circuito digitale. La commutazione ai chip digitali può essere abbastanza rumoroso, che non sarebbe problema se fossero soli. In ogni caso, quando accoppiati con circuiti analogici digitali si troverà spesso a socializzare con segnali analogici sensibili.  Ecco perchè dovresti generalmente cercare di mantenere questi due sistemi separati.  

    Separare circuiti analogici e digitali crea un altro problema, quindi, una massa galleggiante. I tuoi chip analogici e digitali tutti necessitano di essere riferiti alla stessa massa per operare propriamente. Se connetti i tuoi piani di massa analogici e digitali dovunque tu voglia puoi creare loop di massa. Ampi loop di massa agiranno come antenna e irradieranno EMI in altre parti della tua scheda, e possibilmente fuori dal tuo dispositivo. Una massa a stella per connettori digitali ed analogici ti permette di portare i tuoi circuiti analogici e digitali assieme in un punto singolo. Ciò riduce la possibilità di loop di massa e radiazione EMI.

     

    Tutte le connessioni a massa dovrebbero terminare sulla tua massa a stella.

    Massa a Stella

    Un sacco di persone hanno cercato di descrivere amore e fallimento. Non sono così audace quindi descriverò solo le masse a stella. Una messa a stella è un punto singolo che connette piani analogici e digitali così da eliminare loop di massa. Non deve necessariamente essere a forma di stella, ma l’idea è che ogni connessione sia fatta ad un punto centrale singolo. 

    Se vuoi avere due fidanzate allo stesso tempo (cosa che non consiglio) dovresti tenerle separate. Allo stesso modo, i tuoi circuiti analogici e digitali dovrebbero interagire fra loro il meno possibile. Dovresti separare i binari dell’alimentazione per ognuno, e connetterli solo al punto stella. Ciò ti garantirà che siano minimizzati loop di massa e che i segnali analogici e digitali non si mischino ed interferiscano l’un l’altro nei piani di massa.  Allo stesso modo, i tuoi circuiti analogici e digitali dovrebbero interagire il meno possibile. 

    Quando Usare Massa a Stella

    Nella mia esperienza non è abbastanza sapere cosa fare, hai bisogno di sapere quando farlo. So prendere per mano, ma so che non dovrei cercare di farlo subito dopo aver starnutito. Ci sono alcune situazioni dove usare una massa a stella è appropriato, ed altre dove non lo è. 

    Il momento giusto per usare una massa a stella è quando hai un PCB singolo con un singolo convertitore analogico-digitale e digitale-analogico su esso. In quel tipo di sistema, puoi rendere il tuo punto a stella il punto di massa per il tuo convertitore analogico-digitale. Poi, connetti i tuoi piani di massa analogici e digitali su entrambi i lati del convertitore allo stesso punto. Questo ti aiuterà a ridurre profondamente il rumore nel tuo circuito a segnale misto e rendere la messa a massa una passeggiata.

    Come detto prima, una volta che vai oltre ad una sola relazione, le cose diventano complicate. Se stai progettando un sistema multischeda, o stai usando più di un convertitore, una massa a stella potrebbe non andare bene per te. Il problema è che avrai più di un punto stella per PCB, creando potenzialmente tanti loop di massa. L’intera idea di una massa a stella è che qualcosa è connesso ad un punto. Se non puoi connettere tutto ad un punto, allora non provarci neanche.

    Mantieni il tuo circuito bene a massa.

    Le persone non hanno lo scopo di stare separate, ma segnali analogici e digitali lo sono certamente. Se non metti a terra propriamente il tuo circuito a segnale misto, le cose diventeranno rumorose. Una massa a stella può aiutare a ridurre EMI sul tuo PCB e tenere ogni cosa al suo posto giusto. In ogni caso, dovresti badare ad usare una massa a stella soltanto in sistemi con un convertitore singolo. Una volta che ti approcci a sistemi più complessi creare un singolo punto stella di un PCB diventa quasi impossibile.

    Gli incontri online possono rendere la tua vita molto più semplice. CircuitStudio può rendere il tuo lavoro più facile. Ha una grossa selezione di funzioni avanzate che aiuteranno a progettare una scheda con minima EMI.

    Necessiti di maggiori informazioni riguardo masse a stella? Chiama un esperto ad Altium.

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    About Author

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    Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University. He conducted his Physics M.S. research on chemisorptive gas sensors and his Applied Physics Ph.D. research on random laser theory and stability.His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental systems, and financial analytics. His work has been published in several peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written hundreds of technical blogs on PCB design for a number of companies. Zachariah works with other companies in the PCB industry providing design and research services. He is a member of IEEE Photonics Society and the American Physical Society.

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