本帖最后由 IFXOwenSu 于 2023-9-27 14:29 编辑
问题：CAPSENSE™中的接地环路是什么意思？如何解决？为什么出现这种情况后，IDAC Sourcing模式下RawCounts噪声读数高，而切换到IDAC Sinking模式下，噪声情况却有所改善？ 答案： 接地环路: 如果CMOD Ground，CSH_TANK Ground 和Sensor Ground 连接至中心点的路径过长，就会出现接地环路 。回流路径过长会导致系统易受到噪声干扰。因此，布置电源到PSoC™设备之间的GND连接时，建议采用最短的路径。 要解决接地环路问题，建议按照以下方式优化布局： - 如果地平面分配在了不同叠层，要尽量把它们拼接在一起。此举在兼顾成本控制的同时，还能降低接地电感、最大限度缩小芯片接地线与电源接地线之间的电位差。这一点在大电流通过地线灌入的场合，如运行radio时，尤为重要。
- 建议给VDDD和VDDA接去耦电容。如果芯片上有两个VDDD pin，每个pin都需要单独连接去耦电容。去耦电容和CAPSENSE™串联电阻离引脚的距离应控制在10mm 以内。
- 建议分开处理VSSD（数字地）和VSSA（模拟地）。如果合在一起，数字地的噪声会混进模拟地，从而影响CAPSENSE™输出。
- CAPSENSE™要求地平面以星型接法连接至中心点。所有导线连接至中心点，返回电源GND的路径唯一且最短。如果不采用星型连接，而是将多条GND 线连接至同一个电源GND，会导致线路乃至整个系统更易受到噪声影响。采用星型连接能保证返回电源GND的路径唯一，大大提升了系统的抗噪声干扰能力。
- CAPSENSE™ 地平面到中心点电感量应小于0.2-nH 。因此，CMOD, CINTX, CSH_TANK 电容放置要尽量靠近芯片，地平面要厚。
- 所有传感器hatch层，CMOD和CINTX 地平面，CSH_TANK 地平面都要止于中心点。
Figure 1为星型连接示意图。不同芯片对应的中心点位置如Table 1所示。 Figure 1 地平面星型连接示意图 Table 1: 星型连接中心点位置 芯片型号 | 中心点 | PSoC™ 4000 | VSS pin | PSoC™ 4100/4100M | VSS pin | PSoC™ 4200/4200M/4200L/PSoC™ 4-S/PSoC™ 4100PS | VSS pin | PSoC™ 4100-BL | E-pad | PSoC™ 4200-BL | E-pad |
如果芯片没有E-pad，应设VSS pin为中心点，将其作为电源地的唯一返回路径。这种情况下，板卡顶层和底层的高电平布局图如Figure 2 和Figure 3所示。 Figure2 使用无E-pad 芯片 ，PCB 顶层布局图
Figure 3 使用无E-pad 芯片，PCB 底层布局图 如果无法改变硬件布局，可使用以下软件解决方法。 当系统出现接地环路时，系统易受噪声影响。此时，接地电位不为0，与中心点形成电位差。因此，IDAC sourcing模式下，RawCounts噪声读数增大。要明白为什么切换到IDAC Sinking后，RawCounts噪声读数相对降低，首先需要了解IDAC Sourcing模式和IDAC Sinking模式之间的区别。 - IDAC Sourcing vs IDAC Sinking
- IDAC Sourcing 模式: IDAC Sourcing 模式下, 传感器电容上的电压从地拉电流到VREF ，如Figure 4所示。
2.IDAC Sinking 模式: IDAC Sinking 模式下，传感器电容电压由VDDD灌电流到VREF，如Figure 5所示。 可以看出，在IDAC Sourcing模式下，传感器电容上的电压在GND和VREF之间变化 。当系统出现接地环路时，系统内接地电位不为0，与中心点形成电位差。所以在IDAC Sourcing模式下，GND噪声被放大，RawCount噪声读数增大。选择IDAC Sinking模式可以避免出现这种情况，因为即使Ground有噪声（Ground与中心点形成电位差，出现噪声），它也不会像IDAC sourcing模式那样增大RawCount噪声读数；因为这个模式下，电压从VDDD 灌电流到VREF ，不受Ground噪声的影响。
Note： 在IDAC Sinking 模式下，VDDD直接充电，比sourcing 模式更容易受到电源噪声的影响。因此，使用Sinking模式需要使用LDO/稳定的VDD。
综上所述，IDAC Sourcing模式切换到IDAC Sinking模式下，RawCounts噪声读数有所改善。
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