Каковы некоторые «зашиты» высокочастотной платы?

Я хотел бы спроектировать PCB для аналогового контроллера контура .. что-то с A /D, D /A и процессором на борту. (Или DSP или FPGA, я не решил.) Поскольку это должно модулировать аналоговые сигналы на частоте 10 кГц, это должен быть довольно быстрый процессор.

Из того, что я понимаю, разработка платы для процессоров, работающих выше 150 МГц или около того, может быть очень сложной из-за проблем с RF. Каковы некоторые рекомендации, которые вы можете дать при разработке такой платы? Какие проблемы могут возникнуть из-за макета? Есть ли хорошие онлайн-ресурсы, для которых есть базы знаний?

Спасибо.

12 голосов | спросил Steve 28 62009vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 28 Nov 2009 00:09:38 +0300 2009, 00:09:38

6 ответов


14

Если вы заинтересованы в высокоскоростном цифровом, получите копию Высокоскоростной цифровой дизайн .

Ключевые моменты:

  • Основным определяющим фактором вашей схемы является время нарастания логики. Даже если вы работаете с низкой тактовой частотой, быстрые края могут создавать проблемы.
  • Максимальное время нарастания вашей системы дает вам критический объем вашей схемы. По сути, если задержка распространения вашего сигнала по длине схемы больше, чем время нарастания сигнала, вам нужно беспокоиться о высокочастотном аспекте дизайна.
  • Если окажется, что критическая длина короче схемы, тогда вам нужно использовать управляемый импеданс. Это включает:
    • Геометрия гусеницы (ширина дорожки и высота над земной плоскостью), чтобы обеспечить схему определенного характеристического импеданса.
    • Завершение работы драйверов и /или приемников с характеристическим импедансом линии.
ответил Clint Lawrence 28 62009vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 28 Nov 2009 02:14:09 +0300 2009, 02:14:09
7

Используйте полную землю и силовую плоскость. Обходные колпачки ограничены индуктивностью, которая в основном определяется размером упаковки, следами и сквозными отверстиями. Поэтому выбирайте наименьший размер пакета, с которым вы можете работать, а затем идите на самую большую емкость, которая не нарушит ваш бюджет. Если вам нужно больше обходить, поднимите пакет размером или два и получите самую большую емкость в этом пакете. При подключении колпачка к заземляющим /силовым плоскостям используйте две перемычки с обеих сторон каждого пэда; vias + cap будет выглядеть как H.

Разделение плоскостей может помочь изолировать аналоговые и цифровые разделы. Никогда не пересекайте плоскость разделения с сигнальной дорожкой. Держите сигналы подальше от края доски. Для предотвращения перекрестных помех держите сигналы шириной не менее 2x ширины трассы (здесь полезны симуляции). Удерживайте сигналы шириной 5x трасс от высокошумных сигналов (то есть часов) или чрезвычайно чувствительных сигналов (то есть аналоговых входов). При необходимости используйте заземленные защитные следы вокруг шумных /чувствительных сигналов. Избегайте переходов и шлейфов с шумными /чувствительными сигналами.

В идеале, предоставьте один провод заземления на один сигнал в разъеме. Замыкайте сигналы разъема, потому что им нравится изрыгать EMI. Ферритовые бусины вокруг провода также могут помочь с шумом разъема. Удерживайте сигналы от разъемов.

Земляная плоскость позволяет создавать микрополосковые трассы, которые имеют четко определенный импеданс. Вы также можете использовать терминальные резисторы, если трассировка длинная. Я думаю, что общее правило для каждого nS времени нарастания, вы можете пойти 2,5 "без резистора терминации.

Используйте симуляции IBIS, чтобы определить, нужны ли вам резисторы терминации. Современные FPGA имеют хорошие трюки для такого рода вещей; они могут контролировать свою мощность выходного драйвера, иногда даже с «цифровым контролем импеданса» (термин Xilinx для технологии). Моделирование IBIS помогает здесь также при определении соответствующей силы привода.

Ознакомьтесь с обширным списком бюллетеней High Speed ​​Digital Design доктора Говарда Джонсона. Действительно потрясающе. http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

ответил ajs410 7 Maypm10 2010, 20:37:31
5

Я очень мало знаю о высокоскоростном макете. Но я слышал об общих вещах: избегайте прямых углов для сигнальных трасс (они вызывают отражения), располагайте заземляющую плоскость на максимально возможной части вашей схемы и разбивайте свою доску на аналогичные типы сигналов (с низким уровнем сигнала) высокоскоростной цифровой, аналоговый) в разные области, с «дроссельными точками» в плоскости заземления, чтобы минимизировать помехи.

Что касается хороших онлайн-ресурсов, я бы предположил, что данные и amp; Приложения для DSP или FPGA, которые вы рассматриваете, будут иметь некоторые полезные советы. Я помню, что у Xilinx были хорошие вещи.

ответил todbot 28 62009vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 28 Nov 2009 00:17:30 +0300 2009, 00:17:30
5

Чтобы адресовать ваше приложение, а не вопрос, который вы задали напрямую (другие ответы говорили об этом):

10 кГц DSP для контроллера контура не слишком быстро. (мы используем контуры управления 5 или 10 кГц для контроллеров двигателя). При наличии приличного устройства, я думаю, вы должны иметь возможность обрабатывать его с тактовой частотой 40-80 МГц, если это необходимо, и опрятной штукой о новой серии DSP и микроконтроллеры - это то, что они используют множители тактовых импульсов с фазовой синхронизацией (PLL), чтобы увеличить частоту тактовой частоты внутри, так что на самом деле на самом деле фактически не нужно быть действительно быстрыми сигналами. Серия DSP от TI TMS320F28xx (см. 28044 и 28235) имеет 5x PLL (половина шагов от 0,5x до 5x), поэтому вы можете получить тактовую частоту 100 МГц с кристаллом 20 МГц.

Для цифровой стороны, что вам нужно, чтобы следить за большинством, убедитесь, что вы обеспечиваете хорошую твердую пару силовых и заземляющих плоскостей для вашего процессора и убедитесь, что вы добавляете байпасные конденсаторы как можно ближе к мощности процессора штепсельные вилки. Также вместо того, чтобы просто разбрызгивать пучок конденсаторов с 0,1 мкФ, используйте различные конденсаторы с 0,1 мкФ, 0,01 мкФ и 0,001 мкФ. Конденсаторы 0.1uF обеспечивают большую зарядку, но их паразитная индуктивность входит в игру на более низкой частоте, чем то, что вы увидите на конденсаторе 0.01uF или 0.001uF. Последние два не будут обеспечивать столько заряда, но будут работать правильно, как обходные крышки на более высокую частоту. У нас был дизайн платы, который работал, но имел умеренный шум на аналого-цифровом преобразователе DSP. Один из наших инженеров на самом деле сделал некоторые высокочастотные измерения с зондом с зондом «колпачок колпака ведьмы», непосредственно с клеммой зонда и кольцом заземления, и модифицировал байпасные конденсаторы, пока не увидел, что шум напряжения питания значительно уменьшен.

Аналого-цифровое преобразование будет самым слабым местом в вашей системе. Вам, вероятно, не придется слишком много работать, чтобы заставить цифровую систему работать нормально. Но если вы не будете осторожны, вы получите посредственные шумовые характеристики на вашем АЦП. (Я боюсь, что у меня нет большого опыта, который лично связан с этим, другие инженеры нашей компании справляются с макетом, поэтому то, что я говорю вам, - это из вторых рук.) Как справиться с наземными самолетами - это то, что утверждается два отдельных подхода: использовать ли один огромный наземный план для всей системы, по сравнению с двумя отдельными плоскостями заземления, один аналоговый + один цифровой, связанный вместе в АЦП - первый вариант подходит для 8-10-битных систем, и я слышу разделение цифровых /аналоговых областей схемы более важно, когда вы получаете более высокие значения бит (16 бит или выше).

Не скупитесь на # слоя платы. Земные и энергетические самолеты - ваши друзья.

ответил Jason S 28 62009vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 28 Nov 2009 07:56:06 +0300 2009, 07:56:06
4

Прочитайте радиолюбительство или найдите оператора Extra Class, чтобы помочь. Мы все время сталкиваемся с этими проблемами на гораздо более высоких частотах. Мы также используем обработку DSP почти во всем нашем оборудовании. Попробуйте учебное пособие AARL онлайн или QRZ. Проблем не так сложно исправить, но есть много возможных проблемных областей, на которые нужно следить.
73, KF7BYU

ответил John D 28 62009vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 28 Nov 2009 00:16:59 +0300 2009, 00:16:59
3

Как уже упоминалось, вы можете использовать быстрый процессор с PLL и все еще иметь только ваши сигналы 10 кГц + кварцевый генератор 12 МГц (рядом с процессором) на вашей плате. Проложить это не будет проблемой.

Многие люди (включая меня) сделали аудиовыход на 48 кГц на ARM7TDMI (потоковая передача с SDI-карты SD в моем случае). Я даже видел mp3-декодирование в программном обеспечении на ARM7 с частотой 50 МГц, работающее от ОЗУ (при работе со вспышкой могут быть состояния ожидания).

Возможно, купить плату mbed LPC1768 (100 МГц, очень быстрый ADC /DAC и PWM на чипе, дешево: 50 евро) и сделать прототип? Только если этого недостаточно, начните играть с другими (более дорогостоящими и трудными) вещами.

ответил jpc 9 Mayam10 2010, 02:03:21

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132