Подавление наносекундных помех (барьеры) Опции

[koluna]

Здравствуйте!

Практический вопрос.
Хотелось бы немного обсудить статью "Помехоустойчивые устройства".
Конкретно, интересует подавление наносекундных помех (барьеры).

Применительно к резисторам.
1. Как влияет тип резисторов (выводные, поверхностного монтажа) на степень подавления?
2. Как влияет значение сопротивления резисторов на степень подавления?
3. Каков механизм "работы" проходной емкости резистора?

В статье говорится о значении сопротивления барьерных резисторов 1-100 кОм. А если сопротивление будет меньше?

Применительно к индуктивным элементам.
Дроссели и ферритовые бусины для подавления подходят лучше, чем резисторы?

Правильно ли я понимаю, что для оценки степени подавления (лучше/хуже) необходимо производить анализ схемы замещения тех или иных резисторов с учетом параметров наносекундных помех?

Благодарю заранее!

[yura-w]

Хотелось бы немного обсудить статью "Помехоустойчивые устройства".

внимательно статью не читал, но после:

Код

На фиг.12 слева земляной полигон соединен с чистой землей платы несколькими переходными отверстиями. За счет этого устройство оказывается не помехоустойчивым. Помеховый ток, протекающий по чистой земле и уходящий в истинную землю через емкостную связь, создает градиент потенциала ("перекос"). Переходные отверстия передают перекос на земляной полигон микроконтроллера. Помеховый ток частично протекает через ножки микроконтроллера, подключенные к полигону, что может вызвать сбой.

На фиг.12 справа земляной полигон микроконтроллера соединен с чистой землей в одной точке, рядом с земляной ножкой микроконтроллера. Помехоустойчивость устройства максимальна, т.к. чистая земля на противоположной стороне платы при этом становится разновидностью экрана, защищающего "сверхчистую" землю полигона.

т.е. путаются принципы подключения микросхем и устройств к общей земле - крайне не рекомендовал бы статью.

Посмотрите работы Л.Н. Кечиева,
например "Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры", там все изложено в лучшем виде.

Конкретно, интересует подавление наносекундных помех (барьеры).
Применительно к резисторам.
1. Как влияет тип резисторов ...

т.е остальные меры по ЭМС приняты?

[=AK=]

путаются принципы подключения микросхем и устройств к общей земле

А поконкретнее не скажете, какие принципы путаются и что в приведенных цитатах на ваш взгляд неверно?

Посмотрите работы Л.Н. Кечиева,
например "Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры"

Внимательно книгу не читал (как-никак 616 страниц), но некоторые места покоробили:

стр 20: "уменьшение диаметра отверстия позволило сместить его на контактную площадку". Увы, это тяжкий бред, вызванный, очевидно, полным отрывом от практики. Профессору, конечно, простительно нести такую ахинею. А инженеру было бы стыдно не знать, что переходное отверстие (неважно какого диаметра) на контактной площадке резко изменяет тепловые свойства этой площадки, из-за чего при пайке волной или reflow выход годных получается хреновым. Однако с распространением в последнее время пайки методом vapor phase стало возможным помещать переходные отверстия (любого размера) где угодно, в т.ч. на контактных площадках, поскольку при этом методе вся плата и детали нагреваются совершенно одинаково.

стр 389: "все линии передачи в составе ПП должны иметь одинаковое волновое сопротивление". Г-н профессор, наверное, никогда не разводил платы, на которых есть HS USB (дифпары 90 Ом) и LVDS (дифпары 100 Ом), плюс, например, обычный 100Мбит Ethernet (одиночные линии 50 ом от PHY к трансу)

раздел 5.2, написанный для TTL-логики, вызвал у меня острое чувство ностальгии: вспомнил молодость, 70-80-е годы, когда нам в институте читали всю эту старину. Причем, теми же словами и с теми же "научными рекомендациями": "хорошо бы шины питания делать поширше и покороче". Это очень актуальная была рекомендация для своего времени. Тогда один керамический кондер ставили на 5 или даже на 10 корпусов логики, из экономии денег и места. А шины питания, бывалча, ставили навесные. Товарищ профессор с тех пор так и продолжает давать все те же советы (имхо, этой допотопной дребедени в современной литературе уже нигде и не встретишь). А расстановку развязывающих кондеров вплотную к пинам питания микросхем высокопарно называет "вторым методом".

---- дополнение: блин, да у него там перлы чуть не на каждой странице, "это просто праздник какой-то" (с)

стр 35: "Существуют три основных способа повышения пропускной способности соединения - увеличение тактовой частоты, увеличение разрядности шин при параллельной обработке информации и увеличение скорости распространения сигнала в межсоединениях. ... Увеличение скорости распространения сигнала ограничено параметрами применяемых диэлектрических материалов". Ага, надо только диэлектрик подходящий подобрать, и тогда сигнал можно будет передавать быстрее скорости света. Да, нечасто такое невежество встретишь. Дремучий прохвессор, очевидно, путает полосу пропускания сигнала и скорость его распространения. Просто мрак.

стр 284: "Когда линия достаточно длинная, ее сопротивление может изменяться во времени. Это свойство сильно зависит от сигнала, распространяющегося в линии". Я шизею, дорогая редакция (с)

стр 389: "если для работы требуется несколько питающих напряжений, то для каждого отводится отдельный слой" (печатной платы). Как говорится, "красиво жить не запретишь". Возьмем, к примеру, скромный Циклон 2 или 3, и прикинем, сколько потребуется слоев ПП для разводки его питания, если следовать вредным советам профессора: (1) ядро (2) ФАПЧ аналоговое (3) ФАПЧ цифровое (4) I/O банк(и). Это самое скромное, я уж не говорю о том, что I/O банков много, и часто на них подается разное питание... С учетом земли и сигнальных слоев явно тянет на десятислойку. А я-то, дурак, разводил все на четырех-шести слоях и горя не знал, пока мне труды ученого мужа не подсунули...

стр 410 - профессор "для примера" расчитывает частоту собственного резонанса кондера 10нФ со взятой с потолка индуктивностью выводов 10 нГн. И конечно же, получает жалкие 16 МГц, характерные разве что для выводных кондеров, применявшихся 30 лет назад. Но уже через несколько страниц приводит рис. 5.43, где 10нФ кондер 0603 имеет, судя по всему, резонанс 50 МГц. То есть, соотнести одно и второе, подправить свой липовый расчет "сферического коня в вакууме" и проставить номиналы кондеров на рис 5.43 профессору мозгов не хватило.

Надо полагать, он просто бездумно сваливал в одну кучу разные материалы, сортируя их по темам, а осмысливать их и сводить в единое целое даже не пытался. Может, это и правильная тактика, поскольку том, где он несет явную отсебятину, уровень бреда и невежества просто зашкаливает.

[yura-w]

А поконкретнее не скажете, какие принципы путаются и что в приведенных цитатах на ваш взгляд неверно?

На "мой" (см. ссылку на работу Кечиева, это не мой взгляд), не верно подключать питание микросхемы к полигону, а затем полигон подключать через одно п.о. к слою земли.
верно каждый пин питания подключать к слою земли через п.о. максимально близкое расположенное к пину микросхемы, полигон вообще не обязателен.

[=AK=]

На "мой" (см. ссылку на работу Кечиева, это не мой взгляд), не верно подключать питание микросхемы к полигону, а затем полигон подключать через одно п.о. к слою земли.
верно каждый пин питания подключать к слою земли через п.о. максимально близкое расположенное к пину микросхемы, полигон вообще не обязателен.

А вы почитайте статью внимательнее, там объясняется, зачем это сделано.

Касательно книги Кечиева, то я пока там не обнаружил вообще ничего, относящегося к устойчивости к внешним помехам. Кечиев описывает как разводить высокоскоростные платы. На мой взгляд, типичная компилятивная работа, надергано данных из учебников, статей и аппнотов, вот и получился "оригинальный труд".

Имхо, для создания помехоустойчивых устройств книга Качиева имеет такую же ценность, как советы разработчикам танков о том, как надо делать гоночные машины.

[yura-w]

А вы почитайте статью внимательнее, там объясняется, зачем это сделано.

Не могу разобраться, видимо настроение пред-новогоднее.

Предложения вида:
"Обратите внимание на положение микроконтроллера на фиг.9. Он расположен в углу платы, поэтому за счет емкостной связи сквозь него будет течь сравнительно небольшой ток"
ставят в тупик,
причем здесь емкостная связь, чего-то с чем-то, не понимаю.
При такой компановке через КМ не будет течь ток других источников, что и улучшает целостность сигналов.

Касательно книги Кечиева, то я пока там не обнаружил вообще ничего, относящегося к устойчивости к внешним помехам. Кечиев описывает как разводить высокоскоростные платы. На мой взгляд, типичная компилятивная работа, надергано данных из учебников, статей и аппнотов, вот и получился "оригинальный труд".

Да, книга во многом компиляционная, что автор прямо и говорит. вот только учебников/книг подобных (для инженера разработчика) на русском нет, если знаете приведите пример.
если чего-то не нашли, имхо - не искали.

Имхо, для создания помехоустойчивых устройств книга Качиева имеет такую же ценность, как советы разработчикам танков о том, как надо делать гоночные машины.

без комментариев

[=AK=]

"Обратите внимание на положение микроконтроллера на фиг.9. Он расположен в углу платы, поэтому за счет емкостной связи сквозь него будет течь сравнительно небольшой ток"
ставят в тупик,
причем здесь емкостная связь, чего-то с чем-то, не понимаю.

При испытаниях на помехоустойчивость устройство располагается в 100 мм над сплошной земляной поверхностью. По этой причине каждый элемент ПП имеет емкостную связь с землей. При подачена устройство тестовых (помеховых) импульсов через эту емкость протекает помеховый ток, в результате чего на проводниках ПП образуются падения напряжения, способные вызвать сбои. Изменяя компоновку устройства, можно сильно влиять на помехоустойчивость. Компоновка фиг.9 оказывается более помехоустойчивой в частности вследствие того, что по земле в районе проца протекают меньшие токи.

В статье все это разжевано довольно подробно, а у Кечиева об этом, как я понимаю, вообще ничего нет.

учебников/книг подобных (для инженера разработчика) на русском нет

Сильный довод...

[yura-w]

При испытаниях на помехоустойчивость устройство располагается в 100 мм над сплошной земляной поверхностью. По этой причине каждый элемент ПП имеет емкостную связь с землей. При подаче тестовых (помеховых) импульсов через эту емкость протекает помеховый ток, в результате чего на проводниках ПП образуются падения напряжения, способные вызвать сбои. Изменяя компоновку устройства, можно сильно влиять на помехоустойчивость. В частности, компоновка фиг.9 оказывается более помехоустойчивой в частности вследствие того, что по земле в районе проца протекают меньшие токи.

написанное здесь мне понятно, со всем этим согласен (но это ни как не влияет на сказанное мною ранее).

(з.ы. причитаю статью, после праздников, постараюсь выразиться яснее)