Аналоговая и цифровая земля

Аналоговая и цифровая земля — это один и тот же провод с точки зрения физики, но разные по уровню шума.

Цифровая часть гоняет импульсные токи: фронты, переключения, ШИМ. На сопротивлении и индуктивности земли эти токи создают короткие всплески напряжения. Для цифры это нормально, для аналога — ошибка измерения.

Отсюда практика: аналоговая часть имеет свой участок земли, соединённый с цифровым в одной точке — обычно у вывода питания или под корпусом АЦП.

Варианты:

— На двухслойной плате: аналоговый полигон и цифровой полигон, соединённые перемычкой в одной точке.
— На четырёхслойной: сплошной слой земли плюс разделение полигонов на верхнем слое.
— В простых схемах: одна земля, но аналоговые провода уходят к своему выводу питания и не пересекаются с силовыми.

Что важно понимать: разделение работает, только если сигналы не пересекают границу. Если аналоговый провод идёт через цифровую часть, вся затея бесполезна — он будет ловить те же помехи. Разделение — это про пути возврата тока.

Второй момент — «земля» в разъёме. Если датчик подключён кабелем, его земля должна идти отдельным проводом к аналоговой земле, а не к силовой. Иначе ток мотора пойдёт по земле датчика, и вы получите смещение.

Третий — экран. Экран кабеля подключается с одной стороны (обычно со стороны приёмника), чтобы не создавать петлю. С двух сторон — только если есть эквипотенциальное соединение.

Для любительских схем правило простое: аналог ближе к стабилизатору, цифра дальше, силовые потребители — на своём проводе к источнику.

Проверь себя

Если аналоговый провод пересекает цифровую часть платы, поможет ли разделение земель?

Нет. Провод ловит помехи независимо от земель, а обратный ток пойдёт по кратчайшему пути через цифровую землю. Нужно менять трассировку, а не только землю.