Фильтры по питанию cyclone IV Опции

[Владимир_О]

Добрый день.
За неимением опыта прошу помощи в расчете фильтрующих конденсаторов для 1.2В, 2.5В и 3.3В (количество и емкость). FPGA EP4CGX15BF14. Поюзал PDN tool альтеровский, пишет, что необходимо более 300 конденсаторов. Видимо, неправильно ввожу входные данные. Может быть, есть у кого готовые примеры для этой или схожей ПЛИС?

[vadimp61]

Добрый день.
За неимением опыта прошу помощи в расчете фильтрующих конденсаторов для 1.2В, 2.5В и 3.3В (количество и емкость). FPGA EP4CGX15BF14. Поюзал PDN tool альтеровский, пишет, что необходимо более 300 конденсаторов. Видимо, неправильно ввожу входные данные. Может быть, есть у кого готовые примеры для этой или схожей ПЛИС?

Тут есть схема демо платы на вашеем цыклоне
подсмотрите как делает сама Altera
http://www.altera.com/products/devkits/alt...iv-starter.html

[VladimirB]

Тут есть схема демо платы на вашеем цыклоне
подсмотрите как делает сама Altera
http://www.altera.com/products/devkits/alt...iv-starter.html

Xilinx для каждой ПЛИС и каждого варианта корпуса чётко пишет в UG кол-во, номиналы и тип кондёров. А на отладочных платах на это забивают.

А вообще плисина маленькая - ставьте несколько BULK танталов с низким ESR, несколько BULK керамики X5R-X7R 10-47мкф и
побольше X7R 0.1мкф и будет вам счастье.
Главное про плейны не забудьте. И питание трансиверов надо хорошенько фильтровать.

[Владимир_О]

Xilinx для каждой ПЛИС и каждого варианта корпуса чётко пишет в UG кол-во, номиналы и тип кондёров. А на отладочных платах на это забивают.

А вообще плисина маленькая - ставьте несколько BULK танталов с низким ESR, несколько BULK керамики X5R-X7R 10-47мкф и
побольше X7R 0.1мкф и будет вам счастье.
Главное про плейны не забудьте. И питание трансиверов надо хорошенько фильтровать.

У Альтеры нет такой информации как у Ксайлинкса? Было бы спокойней сделать все по их документации

[Владимир_О]

И вот еще вопрос. Необходимо ли отделять питание трансиверов от остального? Ферритовыми бусинами, например. Или достаточно отфильтровать +1.2 В и завести куда надо?

[des00]

У Альтеры нет такой информации как у Ксайлинкса? Было бы спокойней сделать все по их документации

у альтеры такой документ называется Device Family Pin Connection Guidelines

[Pathfinder]

Вот здесь такая же тема. Объединить бы их...
Уже в который раз убеждаюсь, что линейная структура форума скорее мешает, чем помогает организовывать информацию.
Вот этот вопрос, например, можно отнести куда угодно, и к FPGA, и к проектированию печатных плат, и к источниками питания с системами его распределения, и к высокоскоростной цифровой электронике, и к "для начинающих".

ставьте несколько BULK танталов с низким ESR, несколько BULK керамики X5R-X7R 10-47мкф и побольше X7R 0.1мкф и будет вам счастье.

Несколько - это сколько? 5? 10? 100? 500? Как отразятся на цене, трудоёмкости производства, массе, габаритах и надёжости устройства лишние компоненты, наверно, можно не напоминать.
Опять же, ESR низкий по сравнению с чем? По мере уменьшения ESR цена растёт очень быстро, и чем ниже ESR, тем сильнее резонанс с паразитными последовательными индуктивностями. С ним-то что делать?
И как после такого проектирования можно вообще что-то гарантировать относительно рабочего диапазона температур, наработки на отказ, или хотя бы банальной работоспособности при изменении прошивки?

Вот вся беда рекомендаций многих производителей компонентов как раз в том, что они либо на качественном уровне и слишком общие ("чем больше - тем лучше"), либо слишком частные ("при таких-то условиях делай так-то"). А инженеру-то приходится решать задачи количественные, и они очень редко подпадают под шаблоны, предлагаемые производителем.

Сообщение отредактировал Pathfinder - Mar 26 2012, 16:49

[VladimirB]

Вот здесь такая же тема. Объединить бы их...
Несколько - это сколько? 5? 10? 100? 500? Как отразятся на цене, трудоёмкости производства, массе, габаритах и надёжости устройства лишние компоненты, наверно, можно не напоминать.
Опять же, ESR низкий по сравнению с чем? По мере уменьшения ESR цена растёт очень быстро, и чем ниже ESR, тем сильнее резонанс с паразитными последовательными индуктивностями. С ним-то что делать?
И как после такого проектирования можно вообще что-то гарантировать относительно рабочего диапазона температур, наработки на отказ, или хотя бы банальной работоспособности при изменении прошивки?

Хорошо, допустим вы чего-то намоделируете в софтине от Альтеры по индуктивностям и резонансам.
Предположим, что ESR конденсаторов будет как в даташите и вы не нарвётесь на бракованную китайскую партию или подделку.

Но как эта софтина учтёт поведение DC-DC конвертера?
Откройте pdf на 5 какой-нибудь источник питания, например, техасовский PTH08T210 с турботрансом
- http://www.ti.com/lit/gpn/pth08t210w. Они тоже имеет склонность к возбуждению, и рекомендации по выходной ёмкости и её ESR, в большинстве случаев противоречащие рекомендациям производителей ПЛИС.

Так что, критерием истины может быть только практика.

[Pathfinder]

Выбор инструмента в данном случае не принципиален, можно хоть руками на калькуляторе считать.

Бракованные и поддельные компоненты являются источником проблем вне зависимости от того, на сколько хорошо спроектировано устройство. Но обратное не верно. Если устройство спроектировано плохо, проблемы могут возникнуть и с хорошими компонентами.

Про стабилизаторы, кстати, есть в теме, ссылка на которую приведена выше.
Стабилизатор является линейной системой, и её, как правило, аппроксимируют первым порядком (ESR+ESL). В этом случае необходимо знать всего два параметра, которые можно определить по реакции на скачок тока ("Load Transient Response"). В принципе, этой характеристики достаточно, чтобы построить даже точную модель, но проблема в том, что она обычно приводится в виде картинки, и её надо сначала оцифровать. В идеале конечно удобнее иметь готовые точные SPICE модели (TI, кстати, их выкладывает).

Что касается противоречий. При проектировании любого сколь-нибудь сложного устройства их действительно много, и поиск оптимального решения как раз и есть работа инженера. Если бы устройство можно было собрать как конструктор из кубиков, зачем были бы нужны инженеры? Вполне хватило бы менеджеров. Конечно, всегда можно как-нибудь понатыкать каких попало компонентов, кое-как запустить всё это на одном макете, сказать "я всё сделал" и с чистой совестью впаривать этот продукт потребителю. Но ведь продукция в конечном счёте нужна не для того, чтобы её продать, а для того, чтобы ею пользовались.

По поводу проблем с рекомендациями от производителей я с вами полностью согласен, и уже написал выше.

[diklaker]

Хорошо, допустим вы чего-то намоделируете в софтине от Альтеры по индуктивностям и резонансам.
Предположим, что ESR конденсаторов будет как в даташите и вы не нарвётесь на бракованную китайскую партию или подделку.

Но как эта софтина учтёт поведение DC-DC конвертера?
Откройте pdf на 5 какой-нибудь источник питания, например, техасовский PTH08T210 с турботрансом
- http://www.ti.com/lit/gpn/pth08t210w. Они тоже имеет склонность к возбуждению, и рекомендации по выходной ёмкости и её ESR, в большинстве случаев противоречащие рекомендациям производителей ПЛИС.

Так что, критерием истины может быть только практика.

День добрый. Можете объяснить, что такое турботранс? Не совсем понимаю как они это сделали, что дает такие результаты улучшения на переходных процессах?

[Kuzmi4]

2 diklaker
pth08t210w.pdf

TurboTrans allows the transient response of the regulator to be optimized externally, resulting in a
reduction of output voltage deviation following a load transient and a reduction in required output capacitance.
This feature also offers enhanced stability when used with ultra-low ESR output capacitors.

[Victor®]

И вот еще вопрос. Необходимо ли отделять питание трансиверов от остального? Ферритовыми бусинами, например. Или достаточно отфильтровать +1.2 В и завести куда надо?

Хороший тон - поставить отдельные линейные стабилизаторы.
TPS74401RGWT, например

[diklaker]

2 diklaker
pth08t210w.pdf

Смотрел, спасибо. Собственно, там написано, подключите резистор к необходимым контактам, он улучшит выходные характристики, это и есть турботранс. Этот момент я понял. Непонятно каким образом обработка происходит. Ведь получается это часть обратной связи, вероятно заведеная на контроллер, либо на компаратор и фиксирует перепады выходного напрпяжения и как-то обработывает их на уровне ШИМа. Не железно же она это делает. Знать бы какой контроллер они используют. Может я не внимательно изучил документацию.

[dmitry-tomsk]

Низкий импеданс PDN меньше 10 МГц гарантируется типовой схемой включения dc-dc, от 10 до 30 - керамикой в больших корпусах 10-47 мкФ, от 30 до 300 - керамикой в маленьких корпусах 0.1-1 мкФ, выше 300 - конденсаторами под крышкой плис. Для расчёта есть hyperlynx, причём число конденсаторов будет определяться тем, насколько результаты сосредоточенного анализа будут уходить от результатов распределенного.

[Bad0512]

Низкий импеданс PDN меньше 10 МГц гарантируется типовой схемой включения dc-dc, от 10 до 30 - керамикой в больших корпусах 10-47 мкФ, от 30 до 300 - керамикой в маленьких корпусах 0.1-1 мкФ, выше 300 - конденсаторами под крышкой плис. Для расчёта есть hyperlynx, причём число конденсаторов будет определяться тем, насколько результаты сосредоточенного анализа будут уходить от результатов распределенного.

Если стоит задача минимизировать количество блокирующих кондёров, то никакой hyperlynx не поможет. Минимально допустимое количество кондёров определяется в основном динамическим потреблением ПЛИС, которое зависит в первую очередь от дизайна внутри ПЛИС. И даже имея готовый дизайн, фирменные эстиматоры потребеления врут процентов на 30-40%. Проверено неоднократно на сложных проектах. А hyperlynx - он больше для очистки совести да для пускания пыли в глаза начальству нужен.

[dmitry-tomsk]

Если стоит задача минимизировать количество блокирующих кондёров, то никакой hyperlynx не поможет. Минимально допустимое количество кондёров определяется в основном динамическим потреблением ПЛИС, которое зависит в первую очередь от дизайна внутри ПЛИС. И даже имея готовый дизайн, фирменные эстиматоры потребеления врут процентов на 30-40%. Проверено неоднократно на сложных проектах. А hyperlynx - он больше для очистки совести да для пускания пыли в глаза начальству нужен.

Разумеется, от прошивки зависит спектр потребляемого тока. Средняя величина тока по естиматору будет определять требуемый импеданс грубо - это и есть начало отсчёта для проектирования PDN. Поскольку прошивка может поменяться, действительно, не стоит увлекаться составными конденсаторами и давить нужные частоты в Hyperlynx, но минимизировать и выровнять импеданс, особенно в области до 50 МГц, очень легко позволяет. Кроме того, сосредоточенный анализ позволит решить для себя нужны ли конденсаторы в непосредственной близости к выводам, или это лишено смысла из-за слишком высокой индуктивности переходов. Исходя из индуктивности переходов и требуемого импеданса можно также разумно выбрать стэкап платы. С его помощью можно легко развеять конструкторские байки по поводу 0.1 и 0.01 и 0.001 мкФ, и, например, выбрать основную ёмкость для мелких конденсаторов по антирезонансному пику, создаваемому плоскостью питания и развязкой на частотах выше 250 МГц.
В общем можно сказать, что инструмент тонкий, рассчитан на опытного инженера и на сложные проекты.

[Dr.Alex]

Мне как-то при монтаже новой платы с несколькими блэкфинами, работавшими на ~500МГц, и прочим подобным барахлом вместо всех конденсаторов 100 нФ запаяли 100 пФ. (Враги.) И плата работала, а подмена выяснилась можно сказать случайно.
С тех пор я перестал уделять вообще хоть какое-то внимание этим конденсаторам (сколько влезло столько и влезло), и сосредоточился на более важных вещах. Например, теперь запросто ставлю БГА на БГА с разных сторон платы, при этом конденсаторы все оказываются в стороне, но плата - более компактной, а это заказчику часто важнее, чем какая-то абстрактная "надёжность".

[dmitry-tomsk]

Мне как-то при монтаже новой платы с несколькими блэкфинами, работавшими на ~500МГц, и прочим подобным барахлом вместо всех конденсаторов 100 нФ запаяли 100 пФ. (Враги.) И плата работала, а подмена выяснилась можно сказать случайно.
С тех пор я перестал уделять вообще хоть какое-то внимание этим конденсаторам (сколько влезло столько и влезло), и сосредоточился на более важных вещах. Например, теперь запросто ставлю БГА на БГА с разных сторон платы, при этом конденсаторы все оказываются в стороне, но плата - более компактной, а это заказчику часто важнее, чем какая-то абстрактная "надёжность".

Не вопрос, просто наши изделия должны работать от -60 до +60, внимание надёжности приходится уделять.

[Dr.Alex]

Не вопрос, просто наши изделия должны работать от -60 до +60, внимание надёжности приходится уделять.

А мои — от -30 до +85.

А где вы берёте микросхемы, гарантированно работающие при -60? :-о

[dmitry-tomsk]

А мои — от -30 до +85.

А где вы берёте микросхемы, гарантированно работающие при -60? :-о

А подогреть слабо?
Господа, я передумал! Hyperlynx типичная буржуйская провокация! Спасибо гуру dralex и bag0512 просвятили! Никакие конденсаторы вообще не надо и так всё заработает. Странно, что у этих буржуев микросхемы без конденсаторов работают, они ведь гиперлинуксами и прочей ерундой пользуются, по идее не должны работать?

[Bad0512]

Господа, я передумал! Hyperlynx типичная буржуйская провокация! Спасибо гуру dralex и bag0512 просвятили! Никакие конденсаторы вообще не надо и так всё заработает. Странно, что у этих буржуев микросхемы без конденсаторов работают, они ведь гиперлинуксами и прочей ерундой пользуются, по идее не должны работать?

Имхо вот такое вот шутовство на этом форуме совсем не нужно. Никто не утверждает, что Hyperlynx - бесполезная софтина, речь не об этом. Речь о том, что доверять этим расчётам можно с большой осторожностью ввиду слишком большого числа неизвестных в постановке задачи. Слепо следовать рекомендациям производителей тоже не стОит, иначе вся плата просто превратится в "массив из конденсаторов" - производители дают рекомендации на самый худший случай. Неплохой источник для старта - готовые демоплаты, на них разумное количество блокирующих кондёров. Ну а дальше - здравый смысл плюс опыт, который, как говорил классик, "сын ошибок трудных".

[Мур]

Почему никто не говорит о цепях питания PLL? Там требования жестче, ведь аналоговые цепи ФАПЧ очень критичны к помехам.
Там без дросселей не обойтись! Или Циклоны4 уже совершеннее?...

[Dr.Alex]

Там без дросселей не обойтись!

Откуда информация что именно "не обойтись"? Обходился всегда.

[Мур]

Откуда информация что именно "не обойтись"? Обходился всегда.

В задаче оцифровки эфира(цифровой приемник пеленгатора) очень высокие требования к джитеру после PLL. Спектроанализатором если посмотреть на спектры "с и без" то картинка очень сильно разница... =). С этим очень строго! Будьте внимательны с этим!

[Dr.Alex]

Мне бы и в голову не пришло PLLить ПЛИСИНОЙ клок, тактирующий эфирный АЦП.. :-))))

[Мур]

Мне бы и в голову не пришло PLLить ПЛИСИНОЙ клок, тактирующий эфирный АЦП.. :-))))

Да ну, что вы! Эфирный АЦП - святое... Пример явно неудачный!

[Hoodwin]

Я вот для PLL-ек и прочих нежных цепей стал ставить вот такие фильтры от MURATA. Они компактнее получаются, чем отдельные бусины и конденсаторы, а характеристики получше будут.