ВЧ наводки, Плата с GSM модулем и аналоговой частью Опции

[MiklPolikov]

Пытаюсь развести плату с близко расположенными GSM модемом (антенна на плате ) и аналоговой частью на операционных усилителях NCS2001 .

При работе GSM модуля на выходе усилителей сильная помеха . С амплитудой от 0 до Vпитания.

Можно ли как-то от неё избавится ?

Плата 2х слойная
Развёл так что аналаговая часть расположена на отдельном участке металлизации , металлизация в обеих слоях, слои сшиты переходными отверстиями.
Этот отдельный участок металлизации соединён с остальной металлизацией в одном месте, там же проложены все проводники идущие к аналоговой части .
Конденсаторы между входами ОУ , питанием ОУ и землёй максимально близко к ОУ.

Возможно я что-то не так делаю ?

Низкочастотный ОУ не должен усиливать ВЧ сигнал. Но видимо ОУ начинает работать как демодулятор- а это уже сложно прогнозировать . Может поэкспериментировать с другими ОУ ?

Спасибо !

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Uree]

Здесь поможет только экранирование. Очень возможно, что двойное. Пообщайтесь с конструктором, разработайте экран для монтажа на плату и будет получше картина. Но не идеальная - полностью от помехи на таком расстоянии не избавитесь.

[ikm]

Пытаюсь развести плату с близко расположенными GSM модемом (антенна на плате ) и аналоговой частью на операционных усилителях NCS2001 .

При работе GSM модуля на выходе усилителей сильная помеха . С амплитудой от 0 до Vпитания.

Можно ли как-то от неё избавится ?

Плата 2х слойная
Развёл так что аналаговая часть расположена на отдельном участке металлизации , металлизация в обеих слоях, слои сшиты переходными отверстиями.
Этот отдельный участок металлизации соединён с остальной металлизацией в одном месте, там же проложены все проводники идущие к аналоговой части .
Конденсаторы между входами ОУ , питанием ОУ и землёй максимально близко к ОУ.

Возможно я что-то не так делаю ?

Низкочастотный ОУ не должен усиливать ВЧ сигнал. Но видимо ОУ начинает работать как демодулятор- а это уже сложно прогнозировать . Может поэкспериментировать с другими ОУ ?

Спасибо !

Первое что бросается в глаза, почему разводка сделана ортогональными проводниками, разумнее использовать под 45 град.
Второе предположительно правый верхний угол является приёмной частью, если да, то сшивание слоёв обычно делают начиная с краёв полигонов и продвигаются к центру с шагом менее 1/8 длины волны, с обязательной расстановкой ПО возле критичных мест ( земля ОУ, входного фильтра т.д.).
Третье ПО должно напоминать Via, а не отверстие для забивание гвоздей. Лучше сделать от 2 и более via чем засадить такого слона.
Четвёртое где находиться источник питания для ваших ОУ. К тому же информация о максимальной приближённости кондёров к ножкам Оу не соответствует действительности, как минимум туда можно втиснуть ещё по 1 элементу, а если покрутить элементы то их вообще можно все на ножки посадить.

У вас скорее всего сильные проблемы с питанием так что поэкспериментируйте сначала с конденсаторами ( желательно вешать не 1 номинал, а от 2 в зависимости от того какие помехи надо гасить).

[MiklPolikov]

Первое что бросается в глаза, почему разводка сделана ортогональными проводниками, разумнее использовать под 45 град.

Под 45 градусов к чему ? К сторонам платы ?

[Vlad-od]

Не надо делать углов под 90° на проводнике. Сделайте их под 135° или еще лучше скруглите.

[ikm]

Под 45 градусов к чему ? К сторонам платы ?

45 град. это режим трассировки в Pcad (судя по всему вы разводили именно там ). Для это го в Pcad удобно разводить в интерактивном режиме ( приэтом угол трассировки поставить в режим Any), и тогда система будет сама пытаться минимизировать длину проводника и выберет оптимальные углы.

[bigor]

При работе GSM модуля на выходе усилителей сильная помеха . С амплитудой от 0 до Vпитания.

Если снять микрофон, помеха остается?
Неплохо бы на осциллограмку этой помехи глянуть.

[AlexandrY]

На DA2 и DA4 на 3-ю ногу обязательно надо было ставить резистор с конденсатором на десяток пик.
И зачем потащили грязную землю на микрофон от модема?

Пытаюсь развести плату с близко расположенными GSM модемом (антенна на плате ) и аналоговой частью на операционных усилителях NCS2001 .

При работе GSM модуля на выходе усилителей сильная помеха . С амплитудой от 0 до Vпитания.

Можно ли как-то от неё избавится ?

Плата 2х слойная
Развёл так что аналаговая часть расположена на отдельном участке металлизации , металлизация в обеих слоях, слои сшиты переходными отверстиями.
Этот отдельный участок металлизации соединён с остальной металлизацией в одном месте, там же проложены все проводники идущие к аналоговой части .
Конденсаторы между входами ОУ , питанием ОУ и землёй максимально близко к ОУ.

Возможно я что-то не так делаю ?

Низкочастотный ОУ не должен усиливать ВЧ сигнал. Но видимо ОУ начинает работать как демодулятор- а это уже сложно прогнозировать . Может поэкспериментировать с другими ОУ ?

Спасибо !

[MiklPolikov]

Если снять микрофон, помеха остается?
Неплохо бы на осциллограмку этой помехи глянуть.

Помеха и по питанию и от наводок. Потому как если к плате просто сотовый подносить то же помеха.
А если вместо микрофона поставить делитель из двух резисторов , что бы на вход микросхемы подавать 1/2U , помеха сильно зависит от конденсатора параллельно одному из резисторов.

На DA2 и DA4 на 3-ю ногу обязательно надо было ставить резистор с конденсатором на десяток пик.

Там стоят 1 нф без резистора. Это не лучше чем 10 пик ?

Что я делаю с помехой по питанию :
Рядом с модемом конденсатор. От него питание и земля к модему, и от него же аналоговые питание и земля. Т.е аналоговые и цифровые цепи соединяются в точках пайки этого конденсатора.
Вся металлизация при этом оказывается аналоговой, и делать в ней разрывы вокруг усилительных трактов ненадо. Так ?

А с ВЧ наводками что ? Поставить побольше конденсаторов 10пик между дорожками и металлизацией ?

[ikm]

Что я делаю с помехой по питанию :
Рядом с модемом конденсатор. От него питание и земля к модему, и от него же аналоговые питание и земля. Т.е аналоговые и цифровые цепи соединяются в точках пайки этого конденсатора.
Вся металлизация при этом оказывается аналоговой, и делать в ней разрывы вокруг усилительных трактов ненадо. Так ?

А с ВЧ наводками что ? Поставить побольше конденсаторов 10пик между дорожками и металлизацией ?

Что значит рядом с модемом? Какой кондёр? У тебя что 1 кондёр по питанию на всю схему? На каких элементах сделано питание схемы, и можно полную разводку схемы, с описанием ( примерным что где)?

[MiklPolikov]

Что значит рядом с модемом? Какой кондёр? У тебя что 1 кондёр по питанию на всю схему? На каких элементах сделано питание схемы, и можно полную разводку схемы, с описанием ( примерным что где)?

Схема питается от аккумулятора BAT+ BAT- , питание модема и аналоговой части идёт через ключ VT6 .
Рядом с модемом конденсатор С13 470uF
Рядом с ногами питания микросхем керамические конденсаторы 10uF
Участки металлизации отделённые от остальной вырезами- в центре и левом верхнем углу- аналоговые, с ними -то проблемы .
Проводник в правом верхнем углу- антенна модема.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

Ваша первая в жизни плата?
На 900-1800 МГц такие вырезы в земле как мертвому припарки.
А вот то что под сигнальными проводниками земля все время разрывается это фатально.
И не поленитесь посмотрите что собой представляют керамические конды 10 мкф на частоте 900 МГц. Это будут индуктивности!
Если добавить индуктивность вызванную изломом проводников под 90 град. то наводка на мой взгляд вооще должна была вызвать резонансы в проводниках амплитудой в 2-а питания.

Схема питается от аккумулятора BAT+ BAT- , питание модема и аналоговой части идёт через ключ VT6 .
Рядом с модемом конденсатор С13 470uF
Рядом с ногами питания микросхем керамические конденсаторы 10uF
Участки металлизации отделённые от остальной вырезами- в центре и левом верхнем углу- аналоговые, с ними -то проблемы .
Проводник в правом верхнем углу- антенна модема.

[MiklPolikov]

Ваша первая в жизни плата?

Первая в жизни плата с GSM модемом .

И не поленитесь посмотрите что собой представляют керамические конды 10 мкф на частоте 900 МГц. Это будут индуктивности!

Не нашёл ни на на niccomp.com , ни на yageo.com
Так значит надо 10пик ? Это не мало, может 100 ? И резистор последовательно что бы не было резонанса ? Какой ?

[ikm]

Первая в жизни плата с GSM модемом .



Не нашёл ни на на niccomp.com , ни на yageo.com
Так значит надо 10пик ? Это не мало, может 100 ? И резистор последовательно что бы не было резонанса ? Какой ?

Честно лучше пере-развести, вы месяца 2 будете убирать наводки, если это конечно возможно. А развести новую плату это недели 2 ( с обязательным изучением материалов по трассировки плат- Например "Курс чёрной магии" есть на ФТП). Небольшая вводная по кондёрам: маленькие номиналы нужны для фильтрации ВЧ помех по питанию, обычно для скоростной ( и не сильно ВЧ ) применяют 3 номинала 0.1 нФ, 1 нФ, 100 нф, они ставятся в параллель на каждый корпус. Дальше вы должны учесть резонансные частоты которые могут быть вызваны : частотой работы источника питания, частотой сигнала, и подкорректировать номиналы кондёров. Далее если вы работаете с ВЧ внимательно обращайте внимание на землю в вашем случае я бы сделал 1 сплошной полигон на нижнем слое и большим количеством ПО в нужных местах ( ваш пресловутый левый угол). По поводу положительного провода- то что вы сделали ( провели длинный и тонкий проводник через всю плату, да ещё и с заходом про всем закоулкам)- это не допустимо, не можете развести лучше киньте провод от батарейки. Также как упомянули выше: вести сигнальные провода над разорванной землей, то же не придаст работоспособности вашей схемы. Сейчас я описал только проблемы возникающие из-за плохого питания, если их не будет, то вам будет проще решать другие. Вот ваша трассировка с указанием явных проблем, которые требуют пере-разводки. Примите эти правила как основные и вы облегчите себе жизнь

Эскизы прикрепленных изображений

 

[MiklPolikov]

Спасибо !!!

( с обязательным изучением материалов по трассировки плат- Например "Курс чёрной магии" есть на ФТП).

На ФТП- это где ?

[ikm]

Спасибо !!!

На ФТП- это где ?

Незачто, вот тут:
http://electronix.ru/forum/index.php?showforum=89

[Uree]

Ставлю ящик пива, что кроме экрана ничего не поможет Причем желательно и на проц экран поставить...

[bigor]

Схема питается от аккумулятора BAT+ BAT- , питание модема и аналоговой части идёт через ключ VT6 .
Рядом с модемом конденсатор С13 470uF
Рядом с ногами питания микросхем керамические конденсаторы 10uF
Участки металлизации отделённые от остальной вырезами- в центре и левом верхнем углу- аналоговые, с ними -то проблемы .
Проводник в правом верхнем углу- антенна модема.

О. До боли знакомый модуль и очень знакомые проблемы.
1) если антена не согласована с антенным выходом модуля - он по питанию начинает шуметь, что сумасшедший. Никакие развязки по питанию не помогают.
2) цепь AGND для микрофонного усилителя должна соединятся с общей землей устройства возле 22-й ноги модуля. У Вас она непонятно где присоединена.
3) цепи, соединяющие микрофонный усилитель и соответствующий вход модуля, должны иметь наименьшую возможную длинну и ширину поболее.
4) при проектировании устройств с использованием Sim300 не ленитесь, внимательно изучайте рекомендации SimComа. В их даташитах все в достаточной мере описано и приведены примеры подключения....
Даташиты можно найти вот здесь ООО "Гамма"
На рисунке снизу один из вариантов решения подобного устройства. Как оказалось, не самый удачный.
По этим решениям Вас может неплохо проконсультировать уважаемый CADiLO с ветки Cотовая связь и ее приложения.

Ставлю ящик пива, что кроме экрана ничего не поможет Причем желательно и на проц экран поставить...

И на микрофон тоже.
Впрочем - с Вас ящик. Экран далеко не всегда помогает.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Uree]

Насчет не всегда - согласен. Мы на тюнерах применяем двойной экран - на каждый тюнер отдельный и плюс общий, накрывающий всю приемную часть платы. Это в основном спасает, но при наличии телефона ближе чем в полуметре от устройства, может сбиваться проц Поэтому на штатовский рынок приходится делать корпуса не из пластика, а стальные.

[MiklPolikov]

1) если антена не согласована с антенным выходом модуля - он по питанию начинает шуметь, что сумасшедший. Никакие развязки по питанию не помогают.

У меня антенна- просто дорожка. И её длину я подобрал так что модуль всё время показывает максимальный приём. Это значит что антенна согласована и всё хорошо ?

[HARMHARM]

У меня антенна- просто дорожка. И её длину я подобрал так что модуль всё время показывает максимальный приём. Это значит что антенна согласована и всё хорошо ?

Нет. Это значит, что вы добились наилучших параметров в такой конфигурации. Согласование это немного другое.

[ikm]

У меня антенна- просто дорожка. И её длину я подобрал так что модуль всё время показывает максимальный приём. Это значит что антенна согласована и всё хорошо ?

А что вы вкладываете в понятие- максимальный приём? и чем вы его меряете? Ведь это могут оказаться совсем не те частоты что вам надо

[MiklPolikov]

А что вы вкладываете в понятие- максимальный приём? и чем вы его меряете? Ведь это могут оказаться совсем не те частоты что вам надо

Я говорю о той цифре которую выдаёт GSM модуль . Что-то вроде "палочек" на экране мобильного...

Сообщение отредактировал MiklPolikov - Mar 31 2009, 14:56

[bigor]

Я говорю о той цифре которую выдаёт GSM модуль . Что-то вроде "палочек" на экране мобильного...

Для уверенного приема достаточно обеспечить длинну антены порядка 8см (около того - не помню точно).
Но антена работает не только на прием, но а на передачу. При отсутствии согласования антены и выхода модуля, мощность RF подводимая к антене, скажем так, не "пролезает" полностью. Поэтому возникают чудовищные помехи по питанию модуля - лишняя мощность "стекает" в цепь питания. Причем не только по цепи +VBAT, но и по GND, так как контур питания замкнут и по "земляной" цепи текут токи помехи. А токи там немаленькие.
Смотрите осциллографом на ножках питания модуля - там будет жуткая пульсация на чатоте 215-220кГц.

[MiklPolikov]

Смотрите осциллографом на ножках питания модуля - там будет жуткая пульсация на чатоте 215-220кГц.

Да действительно жуткая пульсация. Импульсы продолжительностью 1 мс через каждую сотню мс. Длина импульсов (я их вижу как "провалы" питания ) постоянна, следуют неравномерно.

[bigor]

Да действительно жуткая пульсация. Импульсы продолжительностью 1 мс через каждую сотню мс. Длина импульсов (я их вижу как "провалы" питания ) постоянна, следуют неравномерно.

Собственно, от этого никуда не дется, поскольку в момент передачи модуль "кушает" около 2А.
Если все спроектировано правильно, то величина провалов не должна превышать 350мВ.
Если просадки большей амплитуды, или имеются в наличии еще и всплески - имеет место перебор потребления модулем.
Грамотное распределение земель и цепей питания сводят влияние этой составляющей на звуковой тракт к нулю.
То что у Вас, даже при отсутствии микрофона, надлюдается шум на выходе микрофонного усилителя, говорит о том, что "земли" и цепи питания спроектированы неверно. Кроме наличия конденсаторов на ножках питания усилителей (их должно быть по два: 1-10нФ и 10-47рФ в типоразмере не менее 0603 на каждый чип) питание на микрофонный усилитель должно обязательно поступать через фильтр. Его надо расчитывать.

[Aner]

земля (экранная) вокруг узла усилителя или модуля должна быть замкнута ( иметь замкнутый контур по периметру) - многие не делают этого как вприведенных jpg и - это ошибка многих! Вспомните правила Кирхгофа.
В процессе передачи устойство находиться в ближней зоне поля. ЭМ Волна распределяется по земляному экрану также.
Если нет вокруг модулей замкнутых земляных контуров а просто заливка землей с разрывами то капут. Также не стоит забывать, что ЭМ Волна содержит две компоненты
электрическую и магнитную. С электрической бороться проще это экраны, конденсаторы.
А с магнитной сложнее, поскольку экраны плохо экранируют ее. Используют фильтры и поглотители ( chip bead ) особенно в цепях питания.
... для GSM: модуль "кушает" около 2А. ---> Требуется ставить Low ESR или Ultra low ESR алюминивые конденсаторы 2...4 штуки параллельно, общей емкостью 2000...4000мкф обычно 4 вольтовые. Это снимает проблемы и ипульсник не мешает, но и импульсник "заэкранирован" должен быть прилично.

Для уверенного приема достаточно обеспечить длинну антены порядка 8см (около того - не помню точно).
Но антена работает не только на прием, но а на передачу. При отсутствии согласования антены и выхода модуля, мощность RF подводимая к антене, скажем так, не "пролезает" полностью. Поэтому возникают чудовищные помехи по питанию модуля - лишняя мощность "стекает" в цепь питания. Причем не только по цепи +VBAT, но и по GND, так как контур питания замкнут и по "земляной" цепи текут токи помехи. А токи там немаленькие.
Смотрите осциллографом на ножках питания модуля - там будет жуткая пульсация на чатоте 215-220кГц.

не корректно! В процессе передачи в ближней ( 1-2 лямбды) зоне антены электро-магитная волна наводиться на все поверхности экранов и проводников и это основная мощная составляющяя помехи. Поставите заглушку или не излучающий эквивалент антены и все наводки пропадут!
Также часть экранной земли около антены являеться излучающей, является противовесом, для формирования поля. Это дополнительная составляющяя помехи по цепям питания и земляных контуров.
А мощность которая не пролезает полностью ( когда КСВ не равен 1) рассеивается и нагревает согласующие элементы и только!
Ну нет у неё возможности "стекать" в цепь питания и также излучаться.

в разведенной плате выше под симку увидел более 20 ошибок, не будет работать нормально.