Pgnd что это такое
Универсальный англо-русский словарь . Академик.ру . 2011 .
Смотреть что такое «PGND» в других словарях:
EF-Bajonett — Beim Canon EF Bajonett handelt es sich um den aktuellen Objektivbajonett Anschluss für Canon Kleinbild Spiegelreflexkameras der Canon EOS Reihe. Die Bezeichnung EF bedeutet Electro Focus, und das Bajonett kommt, von einer unbedeutenden Ausnahme… … Deutsch Wikipedia
Yoo (Korean name) — Infobox Korean name title=Yu (Ryu) hangul=유 also 류 hanja=linktext|lim=, |柳|劉|兪|庾 rr=Yu also Ryu mr=Yu also Ryu Yoo, also often spelled Ryu or Yu, is a common Korean family name. As of 2000, there were about 1.04 million people by this name living … Wikipedia
Digital Media Port — The Digital Media Port (DMP or DMPort) is an interface for analog audio and video signal and digital control that Sony has started to propose on its A/V products in 2007[1]. As of January 2009, Sony seems to be the only manufacturer proposing… … Wikipedia
Когда земли должны быть разделенными?
Куда я должен подключать земли импульсных регуляторов?
Ответ:
Что делать с аналоговой землей (AGND) и силовой землей (PGND) микросхемы импульсного регулятора? Этот вопрос задают многие разработчики импульсных источников питания. Некоторые из них привыкли иметь дело с цифровой и аналоговой землей, однако, когда дело доходит до силовой земли, они нередко теряются. Тогда они просто копируют разводку платы, рекомендованную для выбранной микросхемы регулятора, и забывают об этой проблеме.
PGND – это точка заземления, через которую протекают более сильные импульсные токи. В зависимости от топологии импульсного регулятора, это может быть током мощного внутреннего транзистора или импульсным током выходного драйвера внешнего транзистора. Это особенно актуально в случае контроллеров импульсных преобразователей, например, с внешними силовыми ключами.
AGND, называемая иногда SGND (signal ground – сигнальная земля), – это заземление, которое, как правило, используют в качестве опорного уровня другие, обычно очень «тихие» сигналы. К таким сигналам относится, в частности, напряжение внутреннего опорного источника, необходимое для стабилизации выходного напряжения. Сигналы разрешения и управления мягким запуском также привязаны к AGND.
Существуют два различных технических подхода и, соответственно, разные мнения экспертов относительно подключения этих земляных соединений.
Один из подходов состоит в том, чтобы контакты AGND и PGND микросхемы импульсного регулятора соединить друг с другом возле соответствующих выводов. Это поддерживает смещение напряжения между двумя выводами относительно низким, защищая микросхему импульсного регулятора от помех, и даже от возможных повреждений. Все земли схемы и земляной слой печатной платы, если он существует, должны звездообразно сходится в эту общую точку. Пример реализации такого подхода показан на Рисунке 1. На нем изображена разводка печатной платы для 10-амперного микромодуля понижающего преобразователя LTM4600. Отдельные земли печатной платы соединены вблизи друг друга (см. синий овал на Рисунке 1). Определенное разделение PGND и AGND происходит уже на кристалле микросхемы из-за паразитной индуктивности соответствующих проводов, соединяющих кристалл с корпусом, а также индуктивности связанных с ними выводов, что приводит к небольшим взаимным помехам между цепями на кристалле.
| Рисунок 1. | Локальное соединение PGND и AGND прямо на контактных площадках. |
Другой подход предполагает дополнительное разделение AGND и PGND на плате на два разных слоя, соединенных друг с другом в одной точке. Благодаря этому соединению сигналы помехи (напряжение смещения) локализуются в основном в области PGND, в то время как напряжение в области AGND остается очень спокойным и очень хорошо отделенным от PGND. Однако недостатком этого метода является то, что, в зависимости от скорости переходных процессов и силы тока, на соответствующих выводах может происходить значительное смещение напряжения между PGND и AGND. Это может стать причиной неправильной работы, или даже повреждения микросхемы импульсного регулятора. Реализация такого подхода показана на Рисунке 2 на примере микросхемы 6-амперного импульсного понижающего регулятора ADP2386.
| Рисунок 2. | Разделенные AGND и PGND, соединенные под земляным основанием корпуса микросхемы через переходные отверстия. |
Вопрос заземления сводится к компромиссу между строгим разделением для минимизации шумов и помех и риском появления смещений напряжения между двумя землями, воздействующих на кристалл микросхемы и нарушающих ее функционирование. Правильное решение в отношении этого компромисса в значительной степени зависит от конструкции микросхемы, включая крутизну фронтов, уровни мощности, паразитные индуктивности внутренних проводов и корпуса, а также риск защелкивания каждой микросхемы.
Заключение
Ответ на вопрос о том, как обходиться с землями AGND и PGND, не так прост. Вот почему дискуссии на эту тему все еще продолжаются. В самом начале я упомянул о том, что многие разработчики импульсных регуляторов используют примеры разводки платы и подключения земель, предоставленные разработчиком микросхем. Это разумно, поскольку, как правило, у вас есть основания предполагать, что производитель проверил соответствующую микросхему в такой конфигурации. Из примеров на Рисунках 1 и 2 также можно видеть, что расположение соответствующих выводов микросхем хорошо подходит как для локального соединения земель возле выводов AGND и PGND, так и для раздельного заземления.
Разумеется, производитель микросхемы может ошибиться при проектировании примеров схем. Вот почему хорошо иметь дополнительную информацию об основных подходах.
Схемы начинаются с питания. Основы компоновки и трассировки плат импульсных источников питания
В статье приводятся советы и рекомендации по созданию проводящего рисунка цепей питания и заземления при проектировании печатных плат, рассматриваются особенности соединения «звездой» для силовых линий питания и земли, а также многочастотной развязки этих цепей. Кроме того, в статье демонстрируется, как, меняя расположение компонентов, можно уменьшить петлю протекания мощных высокочастотных токов.
Разработка электронных схем подобна строительству многоэтажных зданий в сейсмоопасных районах. В обоих случаях функциональность и долговечность немыслимы без хорошего фундамента.
Идеальный источник питания преобразует поступающий в жилые дома и производственные цеха переменный ток (AC) в необходимый для работы электроники постоянный ток (DC). В идеальном мире в постоянном токе нет ни шумов, ни пульсаций, ни гармоник переменного тока. Вдобавок, в таком мире земля, являющаяся началом отсчета для всей системы питания постоянного тока, непорочно чиста. Став инженерами, мы быстро узнаем, что наш мир весьма далек от совершенства. А это значит, что мы должны использовать все свои знания и умения, чтобы добиваться желаемых результатов, несмотря на имеющиеся ограничения.
Прежде всего, следует разобраться с окружающими условиями и понять, что в радиочастотном диапазоне помехи часто создаются внешними передатчиками, а также цифровыми схемами, работающими на той же печатной плате. Давайте начнем с розетки с переменным напряжением. В большинстве случаев желательно использовать сетевой фильтр, подобный показанному на рисунке 1.
Рис. 1. Синфазный сетевой фильтр
Основное назначение фильтра – обеспечение симметричной двусторонней защиты. Он защищает от помех, которые могут попасть в электронное устройство из сети переменного тока, и в то же время не дает помехам, генерируемым самим устройством, проникнуть в сеть. Необходимо проверять как уровень помех, излучаемых устройством, так и приемлемость поступающих в него сигналов.
Обычные ошибки на уровне платы
В общем случае, в многослойных платах сплошные земляные полигоны и полигоны питания обеспечивают целостность сигналов в максимальной степени.
На начальном этапе следует выбрать точки подключения земли на шасси и на всех печатных платах. Некоторые неопытные разработчики рассматривают землю как некое магическое место, в котором исчезают все наводки и нивелируются все просчеты. Иногда они выбирают вначале точку земли, но не обеспечивают раздельных путей протекания возвратных токов к этой точке от схем разных типов. Подобную ошибку иллюстрирует рисунок 2.
Рис. 2. Ошибки, приводящие к зашумленной земле
Начнем с отмеченной звездочкой точки заземления на источнике питания +5 В. Генерируемые цифровыми схемами шумы будут попадать как в источник питания 5 В, так и на землю. Понятно, что аналоговой схеме требуется «чистое» напряжение +3,3 В, но мыполенились провести отдельные дорожки земли и шины +5 В к обозначенным звездочками точкам на источнике питания. Линейный LDO-стабилизатор необходим для создания чистых 3,3 В, во всяком случае, нам так кажется. В действительности напряжение на выходе линейного стабилизатора всегда будет ровно на 3,3 В выше опорного напряжения или потенциала земли. Следовательно, если LDO-стабилизатор выполняет свою работу, а потенциал земли скачет вверх и вниз, словно дрожащая красная стрелка индикатора, то выходное напряжение +3,3 В станет изменяться вслед за потенциалом земли. А теперь поинтересуемся, сколько времени понадобится на поиск причин некорректной работы модуля, в котором не предусмотрено раздельное подключение цифровых и аналоговых схем к источнику питания? Лучший способ подключения аналоговой схемы показан на рисунке 3.
Рис. 3. Надлежащее подключение к земле и питанию. Предполагается, что в точках подключения земля
и питание чистые
Утверждение, что в точках, помеченных на рисунке 3 звездочками, земля и питание чистые, означает, что в этих точках они однородны, между землей и питанием нет дифференциального шума. В идеале выходной импеданс источника питания должен быть почти нулевым, или на выходе должны стоять развязывающие конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением в интересуемом диапазоне частот. У индивидуальных проводников, подключающих различные схемы к точкам земли и питания, также имеется свое сопротивление и индуктивность. Мы рассчитываем на то, что эти сопротивление и индуктивность изолируют шумящие схемы от чистых схем. Последовательно включенные сопротивление и индуктивность, а также развязывающие конденсаторы на выходах схемных блоков формируют фильтр нижних частот. Если проводник, идущий к схемному блоку, относительно короток – может потребоваться дискретный резистор или индуктивность.
Рис. 4. Конденсатор с присущими ему паразитны-
ми компонентами
Обеспечить развязку не так уж просто, поскольку у конденсаторов имеются паразитные индуктивности. На практике конденсатор описывают в виде последовательной RCL-схемы (рисунок 4). Емкость доминирует на низких частотах, но выше частоты последовательного резонанса (Self-Resonance Frequency (SRF) – собственная резонансная частота), показанной для различных номиналов конденсаторов на графиках (рисунок 5), находится область, в которой импеданс конденсатора носит индуктивный характер. Таким образом, конденсатор полезен для развязки только в диапазоне частот, находящихся вблизи или ниже его SRF, то есть там, где его импеданс мал.
Рис. 5. Шесть конденсаторов разных номиналов и их собственные резонансные частоты
На рисунке 5 показаны типичные частотные характеристики конденсаторов разных номиналов [1]. На рисунке ясно видны собственные резонансные частоты (спады на графиках). Приведенные характеристики также показывают, что на низких частотах конденсаторы с более высокими значениями емкостей (обладающие более низким импедансом) обеспечивают более качественную развязку, чем конденсаторы меньших номиналов. Для построения частотных характеристик конденсаторов можно использовать бесплатные SPICE-программы [2…4].
Импульсные источники питания на ИС: специфические ошибки
Обратите внимание, что на рисунке 6 используются два разных символа земли. Символ в виде треугольника означает землю, по которой протекает большой импульсный ток с высокой скоростью нарастания. Необходимо изолировать идущие с высокой частотой сильноточные импульсы от опорной или аналоговой земли со слабыми сигналами.
Рис. 6. Упрощенная схема импульсного источника питания на базе MAX17501
На рисунке 6 входной фильтрующий керамический конденсатор (C1) [5] расположен рядом с выводом VIN микросхемы. Этот конденсатор действует как энергетический резервуар, сглаживая мощные импульсы, которые в его отсутствие возвращались бы в источник питания постоянного тока
В зависимости от времени нарастания переключающих импульсов данный конденсатор может быть составлен из нескольких конденсаторов разных номиналов, чтобы охватить больший частотный диапазон. Блокировочный конденсатор, подключаемый к выводу VCC, также следует располагать максимально близко к этому выводу. Возможно, что и этот конденсатор также понадобится составить из нескольких конденсаторов. Для максимально эффективного отвода тепла под металлическим основанием микросхемы (exposed pad) следует предусмотреть несколько переходных отверстий, обеспечивающих тепловую связь с земляным полигоном.
Рис. 7. Изоляция между землями, точка их соединения и контур протекания сильного тока (обозначен
красной штриховой линией)
Контур протекания тока, показанный на рисунке 7 – самая важная область в импульсном источнике питания. Изоляция двух земель критична для стабильной работы, так как небольшие изменения в данном случае могут оказать значительное воздействие на эффективность и шумность источника питания, на уровень излучаемых им электромагнитных и радиочастотных помех. Поскольку по этому контуру протекают импульсные токи, для уменьшения индуктивности рассеяния (паразитной индуктивности) печатные проводники должны быть очень короткими и максимально широкими. Контур необходимо делать минимально возможным: простой поворот дросселя на 90° может на 20% улучшить характеристики платы. Для снижения индуктивности переходного отверстия при необходимости используют два, четыре или даже большее число параллельных переходных отверстий.
На рисунке 7 переходное отверстие обозначено в виде круга с маленьким кружком внутри, что означает подключение к полигону силовой земли (треугольный знак земли на схеме). Эти переходные отверстия служат для подключения к полигону силовой земли (PGND) на нижней стороне платы и для подключения к общей точке земли, обозначенной звездочкой. Кружки со знаком X внутри обозначают опорную или стабильную сигнальную землю. Они обеспечивают ее подключение к отдельному земляному полигону на нижней стороне платы и соединение с силовой землей в обозначенной звездочкой общей точке. Импульсные токи не должны оказывать влияние на аналоговую малосигнальную или опорную землю. По этой причине ее и следует соединять с силовой землей в обозначенной звездочкой точке, где воздействие процессов переключения минимально. Как правило – на втором (возвратном) выводе блокировочного конденсатора, первый вывод которого подключен к выводу VCC микросхемы.
Переходные отверстия в виде круга со знаком «+» внутри служат для подачи напряжения с выхода источника на вывод обратной связи микросхемы. Печатный проводник необходимо проложить так, чтобы он как можно быстрее и дальше уходил от дросселя и токового контура. Последовательно включенный резистор (R4) должен находиться максимально близко к выводу обратной связи, так как он вместе с входной емкостью на этом выводе образует фильтр нижних частот (рисунок 8).
Рис. 8. Резистор R4 размещен вблизи выхода источника питания, длинная печатная дорожка к выводу
обратной связи (FB/VO) работает как антенна
Неопытный проектировщик печатной платы может, посмотрев на принципиальную схему, установить R4 вблизи силового выхода, как это показано на рисунке 8. Поскольку дроссель представляет собой неэкранированную катушку из намотанного на ферритовый сердечник провода, он генерирует интенсивное электромагнитное поле. Это поле наводит помехи (обозначенные оранжевыми пунктирными кружками), попадающие на вывод обратной связи, что ведет к нестабильной работе схемы, так как проводник между выводом обратной связи и резистором R4 превращается в антенну, ловящую шумы на фронтах импульсов тока.
Рис. 9. Перекрестные помехи между проводами могут иметь емкостную, магнитную, электростатическую
природу или быть их комбинацией
На рисунке 9 провод A – мощный источник помех, а провод B – приемник с высоким импедансом. Уровень наводимых перекрестных помех может быть снижен путем увеличения расстояния между проводами или уменьшения импеданса провода B.
Вспомним, что хотя частота переключений может быть равна всего нескольким десяткам килогерц, на фронтах переключающих импульсов возникают ВЧ-колебания, которые создают перекрестные помехи и генерируют шум. Поскольку ВЧ-колебания могут попадать в диапазон частот до многих сотен мегагерц, их необходимо контролировать. Вот почему лучше подать сигнал с выхода источника на вывод обратной связи, как это показано на рисунке 10. Проводник проходит на отдалении от контура протекания мощных импульсов тока (рисунок 7) и дросселя L1. Резистор R4 ослабляет любые помехи, показанные оранжевыми кружками. Размещение R4 вблизи вывода обратной связи микросхемы MAX17501 повышает эффективность фильтра нижних частот, образованного R4 и внутренней емкостью.
Рис. 10. Надлежащая разводка сигналов минимизирует перекрестные помехи. Резистор R4 и внутренняя
емкость действуют как фильтр нижних частот, ослабляя помехи
Для объяснения базовых концепций мы рассмотрели, как следует проектировать печатную плату импульсного источника питания на микросхеме со встроенными ключевыми транзисторами. Информацию по разработке импульсных источников питания на микросхемах, управляющих внешними транзисторами, смотрите в других учебных материалах и статьях [6…9], опубликованных Maxim Integrated.
Заключение
Время, потраченное на тщательное проектирование печатной платы источника питания, принесет множество дивидендов и обеспечит эффективность и «чистоту» питания. В свою очередь, наличие качественного чистого напряжения питания и чистой земли, столь необходимых любому электронному устройству, станет хорошим фундаментом, на котором можно строить оставшуюся часть схемы. Другое преимущество для разработчика состоит в том, что при хорошем питании и чистой земле отладка других схем значительно упрощается. Поиск спорадических или перемежающихся ошибок при шумном питании и зашумленной земле может стать настоящим кошмаром. Опытные инженеры, понимая важность правильно спроектированного источника питания, никогда не жалеют на него времени и не перекладывают эту работу на плечи менее опытных коллег. Это действительно важно.
Обозначение цепей питания в иностранных материалах
Крошка-сын к отцу пришел,
и спросила кроха:
— Что такое Vcc, Vee, Vdd, Vss…
и что их так много?
Каждый человек увлекающийся электроникой сталкивается с материалами иностранного происхождения. И будь то схема электронного устройства или спецификация на чип, там могут встречаться множество различных обозначений цепей питания, которые вполне могут ввести в замешательство начинающего или незнакомого с этой темой радиолюбителя. В интернете достаточно информации чтобы внести ясность в этот вопрос. Далее кратко изложено то что было найдено о происхождении обозначений и их применении.
VCC, VEE, VDD, VSS — откуда такие обозначения? Обозначения цепей питания проистекают из области анализа схем на транзисторах, где, обычно, рассматривается схема с транзистором и резисторами подключенными к нему. Напряжение (относительно земли) на коллекторе (collector), эмиттере (emitter) и базе (base) обозначают VC, VE и VB. Резисторы подключенные к выводам транзистора обозначим RC, RE и RB. Напряжение на дальних (от транзистора) выводах резисторов часто обозначают VCC, VEE и VBB. На практике, например для NPN транзистора включенного по схеме с общим эмиттером, VCC соответствуют плюсу, а VEE минусу источника питания. Соответственно для PNP транзисторов будет наоборот.
Аналогичные рассуждения для полевых транзисторов N-типа и схемы с общим истоком дают объяснение обозначений VDD и VSS (D — drain, сток; S — source, исток): VDD — плюс, VSS — минус.
Обозначения напряжений на выводах вакуумных ламп могут быть следующие: VP (plate, anode), VK (cathode, именно K, не C), VG (grid, сетка).
Как написано выше, Vcc и Vee используются для схем на биполярных транзисторах (VCC — плюс, VEE — минус), а Vdd и Vss для схем на полевых транзисторах (VDD — плюс, VSS — минус). Такое обозначение не совсем корректно, так как микросхемы состоят из комплементарных пар транзисторов. Например, у КМОП микросхем, плюс подключен к P-FET истокам, а минус к N-FET истокам. Тем не менее, это традиционное устоявшее обозначение для цепей питания независимо от типа проводимости используемых транзисторов.
Для схем с двух полярным питанием VCC и VDD могут интерпретироваться как наибольшее положительное, а VEE и VSS как самое отрицательное напряжение в схеме относительно земли.
Для микросхем питающихся от одного или нескольких источников одной полярности минус часто обозначают GND (земля). Земля может быть разной, например, сигнальная, соединение с корпусом, заземление.
Вот перечень некоторых обозначений (далеко не полный).
Как видно, часто обозначения образуются путём добавления слова, одной или нескольких букв (возможно цифр), которые соответствуют буквам в слове отражающем функцию цепи (например, как Vref).
Иногда обозначения Vcc и Vdd могут присутствовать у одной микросхемы (или устройства), тогда это может быть, например, преобразователь напряжения. Так же это может быть признаком двойного питания. В таком случае, обычно, Vcc соответствует питанию силовой или периферийной части, Vdd питанию цифровой части (обычно Vcc>=Vdd), а минус питания может быть обозначен Vss.
Совмещение в современных микросхемах различных технологий, традиции, или какие-то другие причины, привели к тому, что нет чёткого критерия для выбора того или иного обозначения. Поэтому бывает, что обозначения «смешивают», например, используют VCC вместе с VSS или VDD вместе с VEE, но смысл, обычно, сохраняется — VCC > VSS, VDD > VEE. Например, практически повсеместно, можно встретить в спецификации на микросхемы серии 74HC (HC = High speed CMOS), 74LVC и др., обозначение питания как Vcc. Т.е. в спецификации на CMOS (КМОП) микросхемы используется обозначение для схем на биполярных транзисторах.
Текстов какого либо стандарта (ANSI, IEEE) по этой теме найти не удалось. Именно поэтому в тексте встречаются слова «может быть», «иногда», «обычно» и подобные. Несмотря на это, приведённой информации вполне достаточно, чтобы чуть лучше ориентироваться в иностранных материалах по электронике.