Cyclone III PLL bug, Откуда дровишки(+) Опции

[des00]

Добрый день господа!

Есть у меня проект Cyclone III (25 ка, 7 ка в TQFP144 корпусе), наблюдается там занятнейший баг.

Схема следующая ClockGen -> FPGA -> АЦП. Тактирование АЦП идет от ПЛИС (так сделано для удешевления, на Cyclone I/II работает без проблем). Сигнал переноситься из третьей зоны найквиста на ПЧ, потом идет обработка. С генератора идет тактовая 96МГц. Для эксперимента сделано две сборки : 1. Клок для АЦП берется с ПЛИС напрямую со входного порта. 2 Клок для АЦП берется с PLL в режиме работы 1:1. В остальном прошивки абсолютно одинаковые. С выхода АЦП сигнал сливается на комп, где по нему строим фурье.

1 ая сборка спектр сигнала чистый, а вот на второй видно что принимается два спектра сигнала, нужный и мешающий, с отстройкой по частоте на пару МГц. В процессе копания платы в спектре выходного сигнала PLL нашлась частота, преобразование которой дает мешающий спектр. Вот история в картинках

Входной клок на ПЛИС 96МГЦ

Выходной клок с ПЛИС с работающей PLL

Частота, преобразование с которой крайне не айс

Та же частота когда работаем с 1 ой сборкой


PLL стоит в режиме Auto (хотя проверял режимы Low/Medium/High), частота ГУНа 576МГц. Главный вопрос откуда взялась частота в 336МГц? На плате нет источников сигнала такой, либо кратной частоты, на гармонику ГУНа это тоже не похоже. Еще вопрос что такого PLL сделала с чистым сигналом, что его так разнесло?

Питание ПЛИС и PLL сделано как по даташиту. В схеме стоят импульсники, но замена их на хороший лабораторный источник питания результатов не дает. И самое занятное что точно так же сделаны платы на Cyclone I/II, там таких проблем нет. Это особенность третьих сыклонов, или особенность корпуса ?

ЗЫ. Может быть Stewart Little поможет выяснить ситуацию

[VslavX]

Нашелся источник этой частоты.

Прошу простить за глупый вопрос (в ЦОС опыта никакого) - а как цифровой сигнал (тот что тактирует АЦП) с таким спектром выглядит - меандр с основной частотой + некоторый промодулированный джиттер?

[des00]

Я стараюсь не подавать клок на АЦП из плис,а в своём демодуляторе применил генератор от Silabs (Si570,Si571).

по идее так и надо делать, но делали дешевое решение и потому сделали так. Генераторов от силабса на требуемую мне частоту нет.

Прошу простить за глупый вопрос (в ЦОС опыта никакого) - а как цифровой сигнал (тот что тактирует АЦП) с таким спектром выглядит - меандр с основной частотой + некоторый промодулированный джиттер?

несмотрел, не знаю %) а панорамник показывает анализ спектра.

[_Anatoliy]

по идее так и надо делать, но делали дешевое решение и потому сделали так. Генераторов от силабса на требуемую мне частоту нет.

Не понял - как это нет?В этих генераторах же DDS-ина стоит,самому можно программировать по I2C на нужную частоту.
Но мне было легче - условия дешевизны не было.

[vadimuzzz]

на снимках кстати они есть, 336 эта та, которая больше всего мне гадит. он заворачивает мне в сигнал его копию, но со смещением по частоте. Из за этого КАМовские точки становятся КАМовскими яйцами %)

т.е. там много палок по убывающей идут? я на снимках не разглядел. у себя в приемнике я тоже "КАМовские яйца" наблюдал, когда УКВ-радиостанцию поймал, которая близко к ПЧ была
кстати, а можно поподробнее о питающих?

[des00]

Не понял - как это нет?В этих генераторах же DDS-ина стоит,самому можно программировать по I2C на нужную частоту.
Но мне было легче - условия дешевизны не было.

Просчет модема, разводку и конструирование платы выполняет другой человек, мой начальник. С меня прошивка и отладка модема с требуемым ТТХ. По его словам у фирмы силабс нет генераторов удовлетворяющих требуемым критериям. Мы заказываем у них генераторы но на другие частоты (для SDH систем).

UPD#1 в схеме заложены генераторы GVXO-523 на частоту 44.8МГц.

т.е. там много палок по убывающей идут? я на снимках не разглядел. у себя в приемнике я тоже "КАМовские яйца" наблюдал, когда УКВ-радиостанцию поймал, которая близко к ПЧ была
кстати, а можно поподробнее о питающих?

На снимке Выходной клок с ПЛИС с работающей PLL видны первая и третья гармоники (две большие палки слева и справа от 96МГц), дальше по спектру они тоже есть. Это не наводка, модем стоит по радиошлейфу, меняя параметры спектра излучения передатчика видно что изменяются одинаково оба спектра, основной и помеха. Также это не наводка от передатчика, т.к. модулятор и демодулятор разнесены на разные чипы. И эффект есть когда модулятор и демодулятор находятся на разных платах. О питающих не совсем понял вопрос. Я уже писал параметры источников и обвязки ПЛИС %)

UPD#2 даже если положить что в демодулятор заложено не правильное решение, вопрос темы все равно не снимается. откуда такие наводки на внутренние/выходные сигналы ПЛИС при ее работе в третьем сыклоне в выводном 144 ногом корпусе.

[Harbour]

Может издержки технологии производства - чем мельче мелкосхема, тем толще партиз ... подобные баги ?

[DmitryR]

Конечно, ближе проводники друг к другу - больше наводки. Однако вот еще вопрос: тактовая частота с PLL выведена наружу через PLLCLKOUT или нет?

[des00]

Может издержки технологии производства - чем мельче мелкосхема, тем толще партиз ... подобные баги ?

У меня давно в голове витает мысль, что это особенность корпуса. Кристал маленький, трассы длинные, ног питания/земли мало, вот и лезет наводка по всему. Похоже не зря больших чипов не делают в маленьких выводных корпусах.

Однако вот еще вопрос: тактовая частота с PLL выведена наружу через PLLCLKOUT или нет?

В посте №8 уже писал "Проброс клока по самому короткому пути, вывод сигнала с PLL через PLL_OUTPUT ноги эффекта не дает. "

[DmitryR]

Ну то что QFP шумнее BGA это как бы не секрет, не даром от них отказываются несмотря на то, что они дешевле. А что PLLCLKOUT не дает эффекта - это странно. А питание самой PLL отфильтровано, бусина стоит? А то может наводки-то все-таки по питанию проходят, а не внутри кристалла.

[des00]

Ну то что QFP шумнее BGA это как бы не секрет, не даром от них отказываются несмотря на то, что они дешевле. А что PLLCLKOUT не дает эффекта - это странно. А питание самой PLL отфильтровано, бусина стоит? А то может наводки-то все-таки по питанию проходят, а не внутри кристалла.

в посте 1 писал что все сделано по рекомендациям Cyclone® III Device Family Pin Connection Guidelines PCG-01003-1.0 ?
в посте 8 что просмотр качества питания по панорамнику не выявил изменений на выводах питания в ситуациях когда наводка есть и когда ее нет.

UPD #1 точнее эффект есть, уровень спектра помехи падает на ~3-5Дб. А что бы он не мешал надо завалить его ~25-30Дб

[Iouri]

а если поменять частоту клока,
или пин микрохемы,куда выдается клок
может наводка все же по плате?

удачи

[des00]

а если поменять частоту клока,
или пин микрохемы,куда выдается клок
может наводка все же по плате?

в посте № 14 я писал про то что родной клок был с PLL на 89.6, для отладки использовался генератор на 96МГц. спектр помехи передвинулся в точном соответствии с изменением частоты %). Если двигать частоты несущего генератора передатчика/примёмника/шлейфа спектр сигнал/помехи ведет себя в полном соответствии со сдвигами частот. Пины микросхемы менял, не помогает. %(

Можно было бы подобрать частоту такую что бы увести спектр помехи подальше, но тогда я либо выхожу из третьей зоны найквиста, либо упираюсь в максимальную тактовую АЦП %(

[Iouri]

а есть возможность заменить микросхему/посмотреть другую плату?

если не трудно можно на картику с осцилографа взглянуть?

если есть нормальный spectrum analyzer то можно попробовать near field probe
поводить над платой

[des00]

а есть возможность заменить микросхему/посмотреть другую плату?

если не трудно можно на картику с осцилографа взглянуть?

если есть нормальный spectrum analyzer то можно попробовать near field probe поводить над платой

В работе есть две платы, на полке еще 10ть. Баг на этих двух платах, остальные еще не заводил. Картинку с осциллографа, только после праздников. Выпрошу у соседнего отдела легрой на 10 гиг. Остальные осцилы, что у меня есть нормальную картинку не дадут. Насчет анализатора спектра не понял. Вы хотите сказать что где то ПЛИС излучает и предлагаете поискать место излучения? Думаю врядли это антенный эффект %)

[Iouri]

я думаю что плис не узлучает а излучает что то другое думаю что
прежде чем грешить на плис нужно разобраться с платой

на ликрое долна быть софтина которая анализирут джитер
можно попробовать ее