Как избавиться от наводимых импульсов Опции

[Mc_off]

Ситуация:

Есть плата, на которой разведена Altera (Cyclone II) и LXT386 (счетверенный драйвер E1).

В матрицу прошил приемник Е1 и на лампочку вывел индикацию ошибок.

С тестера Е1 подал сигнал. Идут ошибки.

После плясок с бубном выяснилось, что на ножку, принимающую такты от LXT наводится что-то дишнее (вероятно от соседних дорожек)

Пробовали:
1. вешать на ножку емкость (10-50пик) становится немного лучше, но не достаточно. Если ставить больше - фронты сильно зализываются.
2. ставили резисторы в разрыв соседних дорожек (с целью уменьшения тока и соответственно наводки) - не помогло.
3. по входу в прошивке матрицы сделали схему подавления "дребезга" - помогло.

Хотелось бы получать в матрицу "хорошие такты", а не бороться с их дребезгом.

Посоветуйте что ещё можно сделать

[Костян]

В теории
1. уменьшать тактовую частоту
2. резисторы - хорошая идея(впринципе - это тоже самое , что и конденсатор), но их нужно ставить на источник помех!!!
3. соглосовать точно все линии (это поможет уменьшить перекрестные помехи)

[Mc_off]

Уменьшать тактовую нельзя. Это Е1 - там 2.048 МГц.

Резисторы на источник помех - это вроде делали. Или не это? Мы ставили разисторы в разрыв тех торожек, которые роходят рядом с той на которую наводится. Это помогло незначительно. Количество ошибок уменьшалось, но не до 0. С дальнейшим увеличением резисторов - уже сильно слизывались фронты других сигналов - схема переставала работать.
Может надо поставить ещё резисторы на землю (по выходам "источниковы помех") ?


Вот с согласованием - проблема.
Выходное сопротивление LXT неизвестно (в документации нет данных), но похоже оно довольно большое, т.к. на резистор 100 Ом напряжение единицы уже меньше 2-х вольт.


Посоветуйте ещё плиз.

[Костян]

Может надо поставить ещё резисторы на землю (по выходам "источниковы помех") ?

не поможет , только исказите сигнал. 


Ставя резистор , вы создаете RC фильтр на источнике помех, как результат, уменьшаете величину перекрестной помехи. 

Рядом с ножкой, принимающую такты, ставьте конденсатор (как делали выше).

Итого

1. Резисторы в разрыве тех торожек, которые проходят рядом с той, на которую наводится , уменьшат величину перекрестной помехи. Ставить как можно ближе к передатчику.

2. Конденсатор вблизи ноги , на которую наводится, отфильтрует несколько помеху. Ставить как можно ближе к приемкнику.

3. Пытаться согласовывать. Так как на согласованную линию перекрестная помеха действует в наименьшей степени. Попробуйте вблизи передатчика тактовых импульсов поставить резистор в разрыв 30..50 Ом.
Что - то другое - сложно придумать.

[cioma]

Для начала, какова (приблизительная) длительность фронтов исследуемого сигнала и сигналов вокруг него?
Затем огласите используемый стекап и ширины дорожек и зазоров.

После этого можно будет прикинуть в чем проблема.

[Mc_off]

Длительность фронтов порядка единиц наносекунд.

Шаг разводки 0,2мм ширина дорожки 0,2мм зазор 0,2мм.



Насчёт емкости сразу по выходу "источника помехи".
Я так думаю, что на неё будет стекать высокочастотная составляющая и таким образом она не будет давать наводку на соседнюю дорожку.

Насчёт согласования.
Что с чем согласовывать и на какой частоте ? Выходного сопротивления LXT я не знаю (можно конечно померять) Входное сопротивление Altera тоже не очень известно. Вроде как CMOP, но "сколько это в граммах" ?
Какое надо делать волновое сопротивление дорожки и на какой частоте ?

Такая же схема, но с другой LXT (там не четыре, а один драйвер E1) работает без проблем. И на гораздо более длинных дорожках. Исходя из этого в голову приходит мысль о слишком большом выходном сопротивлении LXT.

Правильно ли я понимаю ситуацию ? Ниже схема:

На схема слева два источника сигнала с ненулевым выходным сопротивлением.

Далее две идущие рядом дорожки, у которых есть емкостная связь (незнаю надо ли принебрегать) и индуктивная. Спротивление дорожет тоже не нулевое. Затем, справа, входы с внутреннеё емкостью и сопротивлением.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VladimirB]

Длительность фронтов порядка единиц наносекунд.
Шаг разводки 0,2мм ширина дорожки 0,2мм зазор 0,2мм...

А плата многослойная?
Нет ли под клоками или линиями данных разрывов земляного полигона?
Если есть - то тогда наводки (дребезг клока) могут быть из-за возвратных токов.

[Mc_off]

Не очень понятно что такое возвратные токи.
Плотность токов в полигоне земли на порядки меньше чем в тонком проводнике соседней дорожки.
Кроме того толшина платы в 10 раз больше зазора между дорожками.
Ну и врядли направление тока в полигоне будет коллинеарно дорожке.

В любом случае плата двухслойная.


Я так понимаю, что тему стоит перенести в ветку про печатные платы... если модератор не против.

[alevnew]

В любом случае плата двухслойная.

Тогда удивляться нечему - примерно такого поведения и следовало ждать.
Можно попробовать на двуслойке кинуть дополнительные земли проводниками потолще.
Мне помогало в подобных случаях на двуслойке.

[Mc_off]

Тогда удивляться нечему - примерно такого поведения и следовало ждать.
...

Если не сложно, то обьясните почему.

Вся плата потребляет не долее 5 Ватт при напряжении 3,3В.
Земля - полигоны на обеих сторонах платы, во многих местах соединенные переходками.
В непосредственной близости от ножек питания - емкости согласно рекомендациям на соответствующие микросхемы. Узких мест нет.

Кроме того такое поведение только с конкретной микросхемой (LXT386). C подобной микросхемой (LXT360) проблем нет.
На этой же плате стоят Ethernet switch, AVR, SFP модуль. С ними проблем нет.

[deus]

В любом случае, не стоит пренебрегать цифровыми методами борьбы с наводками. Любая проблема решается комплексно. Поэтому даже если вы при помощи последовательных резисторов и параллельных конденсаторов снизите число ошибок до нуля. Никто не сможет гарантировать что при других условиях они не появятся. Вам надо сделать все возможное для снижения числа наводок на вашу линию внешними средствами и одновременно влепить в альтеру на вход схему против "дребезга". Только тогда проблема будет решена окончательно.

[Mc_off]

В любом случае, не стоит пренебрегать цифровыми методами борьбы с наводками. ...

Я ведь и не спорю.

Однако есть желание выяснить как добиться максимального результата именно нецифровыми методами.

[cioma]

Ключевое слово - "Signal Integrity", материалов в сети достаточно. Просто разбирать по пунктам высказанные заблуждения (например, про "Плотность токов в полигоне земли на порядки меньше чем в тонком проводнике соседней дорожки.") смысла нет, потому что объяснения потянут за собой еще больше вопросов.

Для начала я бы порекомендовал Howard Johnson, "High-Speed Digital Design" (есть в здешних закромах) и вот это http://www.sigcon.com/pubsIndex.htm

[анатолий]

Наводимые импульсы излучаются антенной - проводником с током.
Чем меньше ток - тем меньше излучение.
Подобную проблему решал уменьшением выходного тока источника до минимума. пока приемник тока
работает стабильно. Это - увеличение выходного сопротивления источника - последовательным резистором или программированием выходного тока - как у Virtex (программируется ли у Altera-не знаю),
а также уменьшением выходного напряжения.
Другой способ - удалить или заэкранировать ту передающую антенну от приемной.

[Mc_off]

Ключевое слово - "Signal Integrity"...

Вот, спасибо.

А насчет разбора заблуждений.... жаль, что вам лень. Мне было бы интересно понять где я не прав.

("плотность тока" возможно не совсем верно... я имел в виду то, что токи текущие по полигону распределяются по его площади и поэтому в непосредственной близости к проводнику протекает только какая-то часть общего тока...)

Закачал книгу.... довольно попульрно написано, но грамотно.

Ещё раз спасисбо.

Вот теперь понятно что имелось в виду под возвратными токами....

[alevnew]

Если не сложно, то обьясните почему.

Вся плата потребляет не долее 5 Ватт при напряжении 3,3В.
Земля - полигоны на обеих сторонах платы, во многих местах соединенные переходками.
В непосредственной близости от ножек питания - емкости согласно рекомендациям на соответствующие микросхемы. Узких мест нет.

Кроме того такое поведение только с конкретной микросхемой (LXT386). C подобной микросхемой (LXT360) проблем нет.
На этой же плате стоят Ethernet switch, AVR, SFP модуль. С ними проблем нет.

Предположу, что земляные проводники слишком тонкие, при переключениях на них наводятся помехи. На эту тему есть разны аппноуты.
Явление называется Ground Bounce. У альтеры, к примеру, есть AN075, у других - еще какие-то.
У меня схема потребляла 300 ма. Шина 16 бит, частота 20 МГц.
Убил дня три, пока нашел причину - могла передача данных проходить без ошибок часами, а могла и сразу дать ошибку.
В конце выявил - когда передавались данные, где большинство бит - единица, и такие данные идут подряд - то и возникали ошибки.
Вылечилось "укреплением" земли между чипами. Плата была двуслойка.
Еще, как полагаю, имеет влияние на данное явление установленный выходной ток буфферов - чем он выше, тем сильнее помеха.

[cioma]

Вот, спасибо.

А насчет разбора заблуждений.... жаль, что вам лень. Мне было бы интересно понять где я не прав.

("плотность тока" возможно не совсем верно... я имел в виду то, что токи текущие по полигону распределяются по его площади и поэтому в непосредственной близости к проводнику протекает только какая-то часть общего тока...)

В общем случае ток течет по контуру с наименьшим импедансом Z(f). Для постоянного тока: Z(0)=R, для переменного синусоидального: Z(f)=R+Xc+Xl. Чтоб определить наивысшую интересующую гармонику прямоугольный сигнал раскладывается в спектр (у Джонсона есть формула для оценки). Отсюда и важность скорости фронтов прямоугольного сигнала, а не его частоты. C определенной частоты ключевую роль в сопротивлении контура будет играть индуктивная составляющая и высокочастотные токи будут стремиться течь по контуру с наименьшей индуктивностью. А такой контур есть контур с наименьшей площадью (при прочих равных условиях). Потому высокочастотные возвратные токи буду сконцентрированы под дорожкой с прямыми токами и никакого распределения по полигону там не будет.

[Mc_off]

Потому высокочастотные возвратные токи буду сконцентрированы под дорожкой с прямыми токами и никакого распределения по полигону там не будет.

Спасибо.

Всётаки какаято больная микросхема....

Провел такой тест:
Устранил все возможные источники помех (просто заземлил всё, что не нужно для теста).
Оставил только два четыре провода два туда (такты, данные) и два обратно (Cyclone - LXT).

Устранил разрывы полигона под этими дорожками. Кроме того возвратные токи теперь могут протекать и по соседним заземленным дорожкам.

Добавлял сопротивление по следовательно с выходом (на стороне источника). Добавлял емкости.... ничего не помогает...

Замучался весь...

Короче на сколько я смог увидеть (осцилл не самый хороший) фронт тактов идущих от LXT не монотонно нарастающий, а со спадами. Вероятно как-то у них выход реализован, что идет "звон" при переходе от 0 к 1 и обратно.
Может возбуждение какое....

Как бы это побороть.

Кстати пробовал триггер Шмидта ставить - бестолку. Видимо звон достаточной амплитуды, чтобы переключить триггер.

[wolfman]

Может не в тему, но проверяли ли Вы питание на LXT?
Второе правильно ли подключены джетаговские ноги у микросхемы?
Если правильно помню, то некоторые джетаговские ноги интел рекомендует оставлять в воздухе.

да и еще подавитель джиттера в 386 включен? и в какую сторону?

[cioma]

Короче на сколько я смог увидеть (осцилл не самый хороший) фронт тактов идущих от LXT не монотонно нарастающий, а со спадами. Вероятно как-то у них выход реализован, что идет "звон" при переходе от 0 к 1 и обратно.
Может возбуждение какое....

Думаю, выход у них реализован нормально, не первую микросхему делают
То что Вы видите - это отражения сигналов и\или перекрестные наводки. Картинки разводки весьма помогли бы разобраться в чем проблема

[Mc_off]

Картинки разводки весьма помогли бы разобраться в чем проблема

Во вложении top и bootom участка платы с матрицей и LXT.

Может не в тему, но проверяли ли Вы питание на LXT?
Второе правильно ли подключены джетаговские ноги у микросхемы?
Если правильно помню, то некоторые джетаговские ноги интел рекомендует оставлять в воздухе.

да и еще подавитель джиттера в 386 включен? и в какую сторону?

Вроде с питанием всё в порядке... но для очистки совести в понедельник навешаю побольше емкостей и напаяю ещё перемычек по земляному полигону.

Ноги JTAG - по инструкции.

Про джитер... схема на работе. В понедельник гляну. Но на сколько я помню выставляли по разному - без толку.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[wolfman]

Во вложении top и bootom участка платы с матрицей и LXT.

Вроде с питанием всё в порядке... но для очистки совести в понедельник навешаю побольше емкостей и напаяю ещё перемычек по земляному полигону.

Ноги JTAG - по инструкции.

Про джитер... схема на работе. В понедельник гляну. Но на сколько я помню выставляли по разному - без толку.

На всякий случай проверте JTAG, TCK- на землю, остальные выводы в воздухе. Была похожая проблема, Jtag-овские ноги дополнительно подвесили к питанию (как в даташите) и в микрухе часть портов работала с ошибками, оставили ноги болтаться в воздухе и микруха заработала нормально.

[Mc_off]

На всякий случай проверте JTAG, TCK- на землю, остальные выводы в воздухе.

Именно так

[VladimirB]

Во вложении top и bootom участка платы с матрицей и LXT.
Вроде с питанием всё в порядке...

Насчёт питания LXT386: у вас питание выходных буферов со стороны проблемных дорожек
подведено тоненькой линией с большим индуктивным и активным сопротивлением
и лишь в далеке на другом конце этой линии длиной порядка 5-6 сантиметров и шириной 0.2мм
одиноко стоит один керамический конденсатор. Т.е. всего один керамический конденсатор 0805 или 1206 на всю LXT386 в TQFP100 и потреблением 150ма. Боюсь спрашивать какого он номинала и тип его диэлектрика. Вполне может оказаться чего-то низкочастотное с диэлектриком Y5V.

Так делать нельзя. Если у ж с питанием проблемы, то signal integrity ещё рано рассматривать.

Если производитель микросхемы не указал иного, то обычно рекомендуют ставить по одной керамике 0.01-0.1uF на каждую ногу питания микросхемы как можно ближе к этим ногам. Причём при рассмотрении понятия "ближе" нужно учитывать не только путь до ноги питания, но и соответствующие им ноги земли и путь от конденсатора до них.

[cioma]

Если у ж с питанием проблемы, то signal integrity ещё рано рассматривать.

Это называется Power Integrity

Можно попытаться LXT386 вообще отключить, а в FPGA оставить только один сигнал и посмотреть какой фронт приходит на LXT. Потом поменять местами FPGA и LXT и тоже посмотреть на фронт. Если фронт немонотонный - попробовать согласовать последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Простая установка емкостей в линии картину не улучшит. Возможно у LXT и FPGA есть настройка drive current и slew rate - тоже можно поиграться. Есть еще шаманское решение - поставить в качестве последовательного согласования ferrite bead

[Mc_off]

Насчёт питания LXT386: у вас питание выходных буферов со стороны проблемных дорожек
подведено тоненькой линией ...

Да, действительно есть такой косяк... попытаюсь наыешать емкостей сверху и утолщить подводящую дорожку (медный проводок припаяю)

Сейчас переразвожу этот участок платы по новой.

По результатам отпишусь.

[Mc_off]

Сделано:

1. Понавешал ескостей по питанию по 0.1мкФ
2. Утолщил дорожки питания
3. Рядом с проблемными дорожками провел земляные дорожки (путь для "возвратного" тока)
4. Максимально придвинул LXT к FPGA.


Результат:

Ничего не поменялось.

Вобщем похоже дело всётаки не в разводке (файлы приложены)

Может это всётаки бракованная партия микросхем или очень "китайская".

Если кто работал с LXT386, напишите, были такие проблемы или нет.

Эскизы прикрепленных изображений