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DACの駆動基板設計をするためにグラウンド設計について学習をおこなった。

以下グラウンド設計の学習内容まとめである。

DAコンバータなどのミックスド・シグナル・デバイスは、サンプリング周波数が低い場合でも内部クロックは高周波であるため、高品質なグラウディングが必要である。

また、ミックスド・シグナル・デバイスはアナログとデジタルの両ポートを持つため、互いの信号の干渉によりノイズや意図しない動作を引き起こしやすい。

それを防ぐための対策は周波数や電流の大きさにより異なるが、一般的な手法としてスター・グラウンドがあり、今回使用するLSIのデータシートにもスター・グラウンドが推奨する記述（図１）があったためこの手法を採用する。

　

スター・グラウンドとは、回路内の全ての電圧をスター・グラウンド・ポイントと呼ばれる１つのグラウンド・ポイントを基準とする手法である。そのため、他端子間との共通インピーダンスが非常に小さくなるためノイズを抑制することができる。たとえば、図２では、グラウンド基準点（GND）から1,2へそれぞれ接続した場合に、共通部を持ってしまうためノイズの原因となります。そこで、図３のようにスター・グラウンド・ポイントから別個に接続することで共通部を無くしノイズを防ぎます。

・図２

・図３

また、ミックスド・シグナル・システムでは、デジタル側でのノイズによるアナログ側への影響も大きい。その対策として一般的なのは、デジタル・グラウンドとアナログ・グラウンドを分離するという方法である。

また、グラウンド・プレーン（ベタグラウンド）により、抵抗をできるだけ小さくすることも重要である。また、電源ピンは必ずパスコンによりでカップリングすることも必要である。

今回使用するDACは低デジタル電流を発する素子であるため、アナログ素子としても扱う必要があり、電源ピンとGNDピンはアナログ・グラウンド・プレーンへのデカップリングと接地を行うことでノイズを抑制できる。

以上の条件を満たすようにグラウンド設計の概略図を作成した。

GNDピンにできるだけ近く外部GNDピン（papilio）とDCジャックのグラウンドピンを接地することでスター・グラウンドを配置し抵抗を小さくするとともに、素子の下にアナロググラウンドを敷きながら面積を広く取り、プレーンを形成することでノイズをシールドします。

また、VCCにはアナロググラウンド間とのデカップリングを行いノイズを抑制します。

以上がDACの駆動基板作成時のグラウンド設計の概要です。

この知識をもとにDAC駆動基板の設計を行いたいと思います。

 ・参考URL

DACデータシート：http://cds.linear.com/docs/jp/datasheet/j2604fd.pdf

宮崎技術研究所の技術講座「実用ノイズ対策技術」9.グラウンドと電源 (3)〜

正しいグラウンディングを守ること | アナログ・デバイセズ

電源とグラウンド：http://www.picfun.com/partgnd.html

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フィルタ特性グラフを修正した。

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前回測定したフィルター特性をグラフ化した。縦軸がdBm、横軸がMHzになっている。

・フィルター特性

また、間違いのあったDCジャックのピンを修正し、位置を上方に修正した。

・pcbnew

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filter基盤のはんだ付けを行った。

DCジャックのピン間違いがあったためジャンパ線により修正した。

・銅箔面

・表面

またこれらの特性測定をアンプ有・無の両方について行った。

・測定結果

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filter基板とμPC2627T変換基板をプリントした。

・filter基板

・μPC2726Tの変換基板

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・裏表について

以前加工したものを見比べてみた。

上図を見るとレイヤが表面の導体層の場合は、銅箔面から見たパターンになっているため、DCジャックの向きはそのままで問題ないと思われる。そのため、下図のような向きにした。

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コイルの大きさを考慮した配置に直した。