Ponto único versus plano de aterramento, em layouts de áudio OP AMP PCB

Recentemente, eu havia postado uma pergunta aparentemente inocente em outro fórum. Eu estava tentando manter um circuito pequeno e relativamente simples em uma placa de duas camadas e estava perguntando sobre os méritos da blindagem de um vazamento de cobre ligado ao solo analógico, em vez de dedicar um plano separado e ininterrupto usado para o solo. Embora minha pergunta se referisse apenas ao valor de proteção de um vazamento de cobre, uma grande controvérsia começou em um ponto totalmente diferente. No meu layout, criei um aterramento virtual usando o divisor de tensão típico, alimentando um amplificador OP configurado para ganho de unidade e, em seguida, executei cada retorno de aterramento analógico para um ponto adjacente à saída desse aterramento virtual. Eu também fiz um derramamento de cobre na camada menos ocupada e amarrei-a no mesmo solo analógico, novamente no mesmo ponto único. Mas logo houve uma série de postagens criticando meu uso de um esquema tão complicado de "teia de aranha", com muitos gritos em que eu deveria apenas criar um plano de terra e fazer todas as conexões com o ponto disponível mais próximo desse plano (através de quando necessário). Fazer isso certamente cria visualmente um layout mais limpo e simples. Mas, tendo percorrido o caminho do "ponto único" por tantos anos e tendo projetos bem-sucedidos (significando bastante e estáveis), hesito em mudar. Especialmente porque alguns dos argumentos falavam de pontos únicos como algo arcaico e relegado a circuitos de tubo de vácuo. O que? Com muitos toques, eu deveria apenas criar um plano de aterramento e fazer todas as conexões com o ponto disponível mais próximo desse plano (através da via quando necessário). Fazer isso certamente cria visualmente um layout mais limpo e simples. Mas, tendo percorrido o caminho do "ponto único" por tantos anos e tendo projetos bem-sucedidos (significando bastante e estáveis), hesito em mudar. Especialmente porque alguns dos argumentos falavam de pontos únicos como algo arcaico e relegado a circuitos de tubo de vácuo. O que? Com muitos toques, eu deveria apenas criar um plano de aterramento e fazer todas as conexões com o ponto disponível mais próximo desse plano (através da via quando necessário). Fazer isso certamente cria visualmente um layout mais limpo e simples. Mas, tendo percorrido o caminho do "ponto único" por tantos anos e tendo projetos bem-sucedidos (significando bastante e estáveis), hesito em mudar. Especialmente porque alguns dos argumentos falavam de pontos únicos como algo arcaico e relegado a circuitos de tubo de vácuo. O que? Especialmente porque alguns dos argumentos falavam de pontos únicos como algo arcaico e relegado a circuitos de tubo de vácuo. O que? Especialmente porque alguns dos argumentos falavam de pontos únicos como algo arcaico e relegado a circuitos de tubo de vácuo. O que?

De qualquer forma, apenas bisbilhotando, minhas pesquisas sobre o assunto pareciam mostrar dois campos sobre esse assunto. Um argumento é que, quando um plano de terra ininterrupto está disponível, ele é sempre superior. O outro argumento diz que, se é um circuito de alta frequência, um plano de aterramento é melhor, mas para um circuito de baixa frequência (incluindo áudio), o método de aterramento de ponto único é melhor, principalmente para evitar loops de aterramento.

É claro que ainda tenho um dilema, já que os custos de protótipo estão me restringindo a uma placa de duas camadas, se possível desta vez, e isso significa que meu pseudo plano de terra será, na melhor das hipóteses, um vazamento de cobre, quebrado por alguns traços curtos aqui e ali . Porém, antes de adicionar essa complexidade ou possível exceção à regra, gostaria de colocar essa questão específica para discussão geral: para um design de áudio que envolva amplificadores operacionais, quando é um ponto único "o esquema básico é o caminho certo a seguir e quando é apenas o "caminho mais próximo de um plano de terra" mais simples, a melhor (ou pelo menos uma adequada) escolha.

A título de exemplo, essas duas capturas de tela em camadas mostram duas versões razoavelmente semelhantes da mesma placa, que na realidade são de 4 "x 2,5". No primeiro, você pode ver muitos traços longos nos dois lados do quadro, culminando em um único bloco chamado AGND. O segundo é quase o mesmo circuito, mas desta vez a área pobre em cobre azul faz parte da rede de aterramento analógica; portanto, todos esses traços longos desapareceram em favor do caminho mais próximo do plano de aterramento / vazamento de cobre. Além de todas as críticas possíveis sobre outros problemas de layout que se possa observar, este é apenas um exemplo. Eu realmente gostaria de limitar esta discussão à pergunta original.

versão solo de ponto único

Caminho mais próximo da versão do plano de terra

Existem prós e contras para ambos.

Um plano de aterramento completo do sinal tem a vantagem de que o sinal 0V é um 0V de alta integridade e pode ser confiável, mas não quando houver correntes fluindo de algum significado. Apesar de um plano de aterramento ter impedância muito baixa, ainda podem ocorrer quedas de voltagem quando correntes significativas fluem. A quantidade de volt voltando a ser um problema depende inteiramente do menor sinal que você deseja amplificar.

Um sistema de ponto estrela evita as "correntes significativas" mencionadas no parágrafo anterior, garantindo que as faixas transportem sinais (faixas de retorno de 0v) não compartilhem com essas correntes significativas. O lado negativo é que você acaba com laços magnéticos que podem ter voltagens induzidas umas das outras e a "corrente significativa" que flui em uma trilha diferente pode ser acoplada.

Desculpe por reviver o antigo (tipo de) segmento, mas o OP (e outros leitores também) pode achar este documento interessante:

http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5450

Pelo que entendi no documento acima, deve-se distinguir entre as correntes de frequência alta (1MHz e acima) e baixa (1MHz e baixa), pois elas possuem diferentes caminhos de corrente de retorno. Portanto, um plano de aterramento sólido / único pode ser usado desde que os traços que transportam sinais de diferentes frequências sejam agrupados (ou seja, sinais de alta frequência com outros sinais de alta frequência de um lado e sinais de baixa frequência juntamente com outros sinais de baixa frequência do outro lado) )