PSoCの混合信号PCBレイアウト

アナログセンシングアプリケーション用のPCBを開発しています。PSoC3の内部ADCを使用します。いつものように、アプリケーションは非常にスペースに制約があるため（11mm x 21mm）、PCBレイアウトで妥協する必要がありましたが、これは大きなPCBではできなかったでしょう。

このボードは、調整された6Vから供給され、2つの5Vリニアレギュレータが含まれています。デジタル電源用のMCP1702、およびアナログ電源用のMIC5205。ボードは5つのA1324ホール効果センサーを検出しています。各ホール効果出力信号は、100nF + 1k RCフィルタでフィルタリングされます。1つのセンサーはPCB自体にあります（右下）。他の4つは、右側の6ピンコネクタに差し込みます。

チップはSPIスレーブとして機能していますが、ADCのサンプルはSPIトランザクション間で常に取得されるため、SPIはアナログ信号と干渉しません。

残念ながら、アナログ信号にはまだノイズ（12ビットで約1.5 LSB）が見られますが、レイアウトを改善するために別の方法でできることはないかと思います。

画像を新しいタブで開いて、より高い解像度で表示してください。

追加：

MCP3208を使用して行った他のPCB設計、および同じデュアル5v電源、同じセンサー、同じRCフィルターは、12ビットで目立ったノイズを達成しませんでした。

PSoC3のADCはデルタシグマタイプです。このバージョンのPSoCは12ビットに制限されていますが、別の部品番号には16ビットADCがあります（ただし、サンプルレートは低くなります）。

私はノイズを気にしているので、12 ENOBに向けてもう少しプッシュしたいと思います。理由は精度ではなく、速度測定です。現在、このレベルのノイズにより、ロボットの正確な位置と速度の制御が不可能になっています。

追加：

回路図。申し訳ありませんが、少しcr屈ですが、値を読むことができます。

ADCには常にいくらかのノイズ、特にマイクロコントローラーダイのSA（Successive Approximation）タイプがあります。シグマデルタは、ガウスノイズを統合するため、ガウスノイズのパフォーマンスが向上します。12ビットADCから12 ENOBを期待しないでください。

コントローラーのノイズは、ほとんどのマイクロコントローラーが10ビットよりも高い解像度を提供しない理由であり、AVRはADCの取得中にマイクロコントローラーを停止する可能性を提供します。 。

しかし、問題は、あなたが気にしていますか？12ビットADCの1.5ビットのノイズでも、10ビット以上、つまり0.1％を超えています。あなたのホールセンサは、どのように正確ですか？回路内の他のコンポーネント？

編集
回路図に水晶振動子が表示されていないため、PSoCの内部発振器を使用しているようです。それは問題ないように見えます：あなたは適切なデカップリングを持っています。内部クロックとは別に、回路内の唯一の高速部分はSPIのようですが、測定中はこれはサイレントになると言います。ボードの残りの部分は、DCまたはホール効果センサのような頻繁に、おそらく比較的低いです。また、それはDamn Small™であり、これも役立ちます。トレースが短くなると、ノイズが少なくなります。確かに私は、出力コンデンサはピンにさらに近くに配置することができるように、私は90°反時計回りに回転でしょうMCP1702、約nitpickことができ、それは問題を解決することはできません。

私はあなたのS / N比を向上させる可能性があるレイアウトで1つの変更を参照してください。

データシートスプリットアナログおよびデジタルグランドプレーンに「最適なアナログパフォーマンス」（ページ10）のために提案されています。

残りの場合：私は手段短いトレースことと、数mm以内のデカップリング、言ったようにそれは小さなボードです。それで、ノイズのソースをもう一度見たいです。主な疑いはPSoCのクロックです。PSoCは非常に低い電源電圧で動作できるため、ノイズを低減できます。もちろん、VDDAを低くする必要がある場合にも役立ちますが、VDDAをVDDDより高くすべきではないことをデータシートのどこにも読みませんでした。

次に、ADC。データシートの55ページ上では、近くにあなたが今何を得るの11ビットを、だ66デシベルSINADは言います。A1324データシートでは、静止電圧2.5 Vで7 mVppのノイズが得られます。これは、12ビットで得られる72 dB S / N比よりもはるかに低い値です。追加のフィルタリングでこれを少し改善できます。

MCP3208の優れたパフォーマンスについて言及しましたが、それはマイクロコントローラーから離れたADCであり、SA ADCが同じ解像度のシグマデルタよりも優れた性能を発揮する方法を説明するかもしれません。

だから、私が見るオプション：デジタル電源電圧およびスプリットアナログとデジタルのグラウンドを下げます。

上記に同意します。1.5LSBのノイズはかなり合理的です。 http://www.cypress.com/?docID=39346は、12ビットモードで66 dBの最小SINADを示しており、ENOB = 10.7を示唆しています。

これはあなたの質問に対する直接的な答えではないことは知っていますが、この質問を「速度制御の問題をどのように修正するのですか？」「10.5 ENOB以上を取得するにはどうすればよいですか？」ではありません。

どのように差別化していますか？中央の2点差よりも滑らかな何かをするのに十分な予備のクロックティックがありますか？Matlabで最適化された5サンプル幅の何かを解決するのでしょうか？

また、これは少しおかしいように聞こえるかもしれませんが、より速くサンプリングするにつれて速度ノイズが悪化します

侮辱するだけでなく、必ず何も愚かな符号付きと符号なし整数間の変換の問題のように、あなたの速度制御で起こっていない、としたとき分化あなたの整数は回避オーバーフローエラーに十分広いことを確認してされていることを確認するために一目を取るべきではありません。私自身の制御方程式はしばしば複雑になり、時々各操作を明示的にキャストします。

最後に、おそらく最も可能性が高いとはいえ、ほぼフルスケールに増幅しないことで、トップから効果的なビットを失っていますか？その場合、より小さなVrefを増幅または提供できます。