DS1302, ingressi ADC e piano di massa

International Italiano Generale
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Ave, foro.
Sto progettando un circuito con un LM35 ed un DS1302. Volendo fare le cose per bene, ho deciso di seguire i consigli dei produttori su come realizzare i piani di massa per diminuire rumore ed interferenze. Non ho pero' ben capito come gestire le posizioni relative tra i piani di massa sui due livelli della board: in poche parole, non ho capito dove vanno posti (se sulla faccia di sopra o di sotto) e se possono essere sovrapposti (per intenderci, nel progetto eagle vedo parte o tutto il poligono rosso di massa sovrastare quello blu). In piu' qui c'e' scritto che non deve essere esteso a tutta la scheda, ma solo alla parte illustrata in figura 5. Ma allora come collego quel poligono, tratteggiato nel disegno della nota applicativa, alla massa del circuito? Da quel documento non capisco se il package metallico del quarzo deve essere a contatto con questo piano, ho letto da qualche parte di no, ma non so se posso fidarmi. Per quanto riguarda l'atmega il piano di massa deve "coprire" i pin ADC ed il filtro LC, ma anche qui non capisco bene come posizionarlo.
Riuscite a fare un po' di chiarezza su questi dubbi?

TIA

P.S.
Il progetto dovra' essere spedico a chi fabbrica pcb, ma questa e' un'altra storia (apriro' un altro topic :D)

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UP...

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Fai domande alle quali non so risponderti.
Ciao Uwe

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:astonished: Allora sono fregato :stuck_out_tongue_closed_eyes:

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Beh, c'é gente che ne sa qualcosa in questo ambito.
Ciao Uwe

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superkulak:
non ho capito dove vanno posti (se sulla faccia di sopra o di sotto) e se possono essere sovrapposti (per intenderci,

Il piano di massa si realizza sempre su tutte e due le facce del pcb, l'ideale è riuscire ad estenderlo su tutta la superficie senza lasciare aree scoperte, questo si ottiene riempendo manualmente i vari spazi non raggiunti in automatico tramite poligoni per poi collegarli manualmente a gnd tramite dei vias.
Per i normali progetti amatoriale non è indispensabile crearsi troppi problemi.

c'e' scritto che non deve essere esteso a tutta la scheda

C'è scritto che il piano di massa per il cristallo, assolutamente indispensabile, deve rimanere isolato dal piano di massa generale, che deve esserci sempre e comunque.
Prima disegni un poligono sotto il quarzo e l'IC come da disegno sul data sheet e non lo colleghi a GND, solo dopo aver finito il pcb "scavi" un isolamento di almeno 50 mil (1.25 mm) tra il piano di massa generale, e solo sul lato top, e quello del quarzo dopo di che lo colleghi manualmente con un via a GND.
In alternativa puoi usare dei poligoni sui layer di blocco per definire i limiti e gli isolamenti per il piano di massa dell'IC e quarzo in modo che poi venga disegnato in automatico tramite il poligono generale collegato a GND.

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superkulak:
:astonished: Allora sono fregato :stuck_out_tongue_closed_eyes:

Hai visto; c'é qualcuno che sa di piú di me. :wink: :wink: :wink: e Ti ha risposto.
Ciao Uwe

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Grazie mille astrobeed, stai cominciando a fare chiarezza :smiley:
Pero' non ho capito bene certe cose:

C'è scritto che il piano di massa per il cristallo, assolutamente indispensabile, deve rimanere isolato dal piano di massa generale, che deve esserci sempre e comunque.

Se si chiama piano di massa perche' poi lo si isola? :roll_eyes: La cosa che mi perplime di piu' e' che questo piano, nella figura, sembra collegato al pin GND del DS1302, che a sua volta dovra' essere collegato alla massa del circuito. Quindi non ci puo' essere totale isolamento tra questi due piani! :~

Prima disegni un poligono sotto il quarzo e l'IC come da disegno sul data sheet e non lo colleghi a GND, solo dopo aver finito il pcb "scavi" un isolamento di almeno 50 mil (1.25 mm) tra il piano di massa generale, e solo sul lato top, e quello del quarzo dopo di che lo colleghi manualmente con un via a GND.

Potresti spiegarmi un po' meglio questo punto?
Per sotto il quarzo intendi sul layer superiore? Cioe' il package metallico del quarzo tocca il piano di massa mostrato in figura?
Quindi, in ordine, creo il piano di massa inferiore per tutto il circuito. Poi creo quello superiore, lasciando un vuoto un po' piu' largo del poligono nella figura della nota applicativa. Riempio questo vuoto con un poligono come quello della nota applicativa, ma non lo collego a quello piu' grande realizzato in precedenza. Qui mi si ripropone il problema del punto precedente: come fa a non essere collegato a massa?
Del piano di massa inferiore me ne frego, facendo in modo, pero', che passino, in corrispondenza del piano di massa del cristallo, meno piste possibili, per evitare crosstalk (come descritto dalla nota applicativa). Quindi anche se c'e' il piano di massa inferiore in corrispondenza di quello del cristallo, non me ne preoccupo (pensavo che potessero crearsi capacita' parassite).
Giusto?

In alternativa puoi usare dei poligoni sui layer di blocco per definire i limiti e gli isolamenti per il piano di massa dell'IC e quarzo in modo che poi venga disegnato in automatico tramite il poligono generale collegato a GND.

:cold_sweat:

So che sono pignolerie, ma mi piacerebbe fare tutto per bene XD
Ti ringrazio ancora :smiley:

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superkulak:
Se si chiama piano di massa perche' poi lo si isola? :roll_eyes: La cosa che mi perplime di piu' e' che questo piano, nella figura, sembra collegato al pin GND del DS1302, che a sua volta dovra' essere collegato alla massa del circuito. Quindi non ci puo' essere totale isolamento tra questi due piani! :~

Il collegamento di massa tra la massa generale e la massa dello quarzo deve essere fatto in un certo modo e solo in un punto da evitare delle correnti che passano sulla masa dello quarzo. Anche se le correnti sono piccole e la superfice di rame ha una resistenza piccola ci possono essere delle differenze di potenziale sulla superfice di massa dello quarzo che possono dare fastidio al circuito.

Per questo si fa prima una area isolata dalla massa generale e poi si collega in un punto unico.
Ciao Uwe

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Grazie uwe, io l'avrei fatto con un via o con un piccolo collegamento tra i poligoni. Il via mi sembra la soluzione migliore. Farei bene cosi'?
Per quanto riguarda il collegamento tra il package metallico ed il piano di massa sapreste dirmi qualcosa? Questo proprio non l'ho capito, mi sembra di aver letto cose diverse a riguardo. A me verrebbe di collegarlo a massa, ma ricordo di aver letto che e' da evitare :~ In sostanza questo determinerebbe anche dove posizionare il piano di massa del quarzo, se sopra o sotto.

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Chiedi di nuovo cose fuori dalla mia portata.

Per principio se metti il circuito in un involucro mettallico o internamente metallizato e lo metti a massa tagli fuori un bel po di disturbi dall esterno ( gabbia di faraday)

Ciao Uwe

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Ma se non ricordo male il problema era proprio che i disturbi riversavano sull'involucro. Boh! Anche io la penso cosi', se ritrovo quel link forse riesco a capirci qualcosa, magari lo posto.

EDIT:
Ho trovato l'immagine di sotto qui ed un'altra qui, ma ancora non ci capisco molto...

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In quelle schede non si sono tanto attenuti alle raccomandazioni di astrobeed.

Tante cose in qualche modo funzionano la maggior parte del tempo. Le raccomandazioni del costruttore mirano che le cose funzionino sempre anche in casi difficili, pieni di disturbi.

Ciao Uwe

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uwefed:
In quelle schede non si sono tanto attenuti alle raccomandazioni di astrobeed.

Nella prima si, infatti il quarzo ha un suo piano di massa dedicato isolato, salvo per il punto di congiunzione, dal resto del piano di massa.

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superkulak:
Se si chiama piano di massa perche' poi lo si isola? :roll_eyes: La cosa che mi perplime di piu' e' che questo piano, nella figura, sembra collegato al pin GND del DS1302, che a sua volta dovra' essere collegato alla massa del circuito. Quindi non ci puo' essere totale isolamento tra questi due piani! :~

Su una stessa board possono esistere più piani di massa, o meglio chiamiamole aree di massa, che sono si tra loro isolate, ma sono sempre e comunque elettricamente collegate tra loro partendo da un singolo punto comune.
Caso classico quando su un pcb si crea la massa generale per la parte digitale e la massa separata per la parte analogica, sono due aree tra loro ben separate sul pcb che poi convergono assieme in un stesso punto e quasi sempre sono connesse disaccoppiandole con un gruppo di condensatori e una resistenza di piccolo valore, pochi ohm.

Potresti spiegarmi un po' meglio questo punto?
Per sotto il quarzo intendi sul layer superiore? Cioe' il package metallico del quarzo tocca il piano di massa mostrato in figura?

Certo sul layer superiore, basta che guardi il disegno di riferimento sul datasheet, non devi fare altro che ricopiarlo.
Il case metallico del quarzo poi va messo a contatto con il suo piano di massa, questo può essere fatto con una goccia di stagno oppure con un piccolo filo metallico stagnato sul pcb che lo tiene a contatto, quest'ultima soluzione conviene per i piccoli quarzi cilindrici che risentono molto del calore, se invece usi un quarzo smd ha già dei contatti collegati col case metallico.
Comunque ti stai creando troppi problemi, come ti ha detto anche Uwe le note applicative dei produttori sono sempre riferite ad un uso in condizioni estreme e per ottenere il massimo delle prestazioni, è bene guardarle, ma non bisogna farsi condizionare più di tanto.
Morale della favola, disegna un rettangolo poco più grande del quarzo, lascialo isolato da GND inizialmente, è solo un pezzo di rame non collegato a nulla, disegna il resto del pcb, realizza il piano di massa che non deve essere a contatto col rettangolo e solo alla fine tira una piccola pista che collega il rettangolo con il pin di massa del RTC e sei a posto.

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Grazie mille, siete stati chiarissimi!
In effetti quello che mi preoccupa del mio circuito e' proprio il fatto che e' presente anche il MAX7219, che e' rumoroso, ma tanto e' posto su una scheda separata e con la sua massa, collegata con un connettore a questa scheda (il controller).
Scusate se insisto ancora con le domande, ma ne avrei giusto un'ultima: leggendo meglio ho visto che loro (dallas) consigliano un guard ring collegato a massa, avete idea di cosa sia? Da quello che e' venuto fuori dalle mie ricerche si tratta letteralmente di un anello realizzato con una pista sulla pcb che circonda il componente ed e' collegato a massa, e' giusto? Che differenza c'e', ai fini pratici? La configurazione della massa nel circuito della seconda immagine che ho postato, come si vede nel datasheet (a pagina 12), non prevede un piano di massa sotto il quarzo, ma solo intorno. Se non erro, in un forum ho letto il suo stesso commento riguardante i fori di vias che connettono il piano superiore con quello inferiore, ma non lo trovo piu', lo sto cercando XD

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È una massa che gira intorno a ciascuna pista tra quarzo e pin oscillatore del RTC. vedi pag 3 del http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/DS1307.pdf
oppure pag 5 http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/DS1302.pdf
Anche questi sono accorgimenti per migliorare l'immunitá contro disturbi elettrici.
Ciao Uwe

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Grazie uwe, non so perche', ma non mi era proprio passato per la testa di dare un'occhiata al datasheet del DS1307 :sweat_smile:
Comunque sono riuscito a trovare le discussioni a cui facevo riferimento:

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Cavolo leggendo questa discussione ho realizzato che io il piano di massa per il 1307 RTC non l'ho mai messo nei miei progetti, e quando l'ho messo era legato a tutto il resto... Eppure funzionano, ma forse non cosi' bene e non me ne accorgo??
E in particolare non ho capito una cosa, ma il piano di massa separato per il quarzo e' poi collegato alla massa generale dal quarzo stesso?
E se la scheda fosse singola faccia andrebbe bene un piano di massa -sotto- il quarzo, collegato con che so, un anello di rame? O deve avere maggiore superficie di contatto?

Grazie

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Il problema non e' se funzionano o meno, ma di fare le cose per bene, belle ed ordinate :smiley: Senza il piano di massa, se la tua scheda non e' molto rumorosa, dovrebbe funzionare discretamente, questi sono accorgimenti per migliorare l'isolamento da EMI ed altro (tipo rumore dei componenti che si propaga nel circuito, che non e' di tipo EM).

E in particolare non ho capito una cosa, ma il piano di massa separato per il quarzo e' poi collegato alla massa generale dal quarzo stesso?

Non ho capito bene che intendi, ma credo sia la stessa cosa che sto cercando di capire io. Se leggi le discussioni di cui ho postato i link, vedrai che c'e' chi dice di collegare il package a massa e chi dice che e' da evitare.

E se la scheda fosse singola faccia andrebbe bene un piano di massa -sotto- il quarzo, collegato con che so, un anello di rame? O deve avere maggiore superficie di contatto?

Anche qui non ho capito benissimo che vuoi dire, pero' sotto va bene lo stesso, sempre meglio di niente. La "superficie di contatto" serve per evitare che la temperatura influenzi molto il comportamento del quarzo. Puoi realizzarlo con un pezzettino di carta di alluminio, ma non e' indispensabile. Il problema e' che non ho ben capito se, effettivamente, il piano di massa va fatto sotto o solo intorno al quarzo. Ho letto di tutto e non ci capisco piu' niente :~