Дорожка 5В рядом с антенной WiFi, Чего можно ждать от такого решения? Опции

[Politeh]

Добрый день!
Проектируем устройство с Wi-Fi. Сейчас получается, что земляной вывод разъёма SMA антенны находится всего в 1.5мм от питания +5В разъёма micro-USB, а сигнальный вывод разъёма SMA антенны находится в 4.5мм от питания +5В разъёма micro-USB. Импульсное питание +5В может иметь пульсации до 200мВ, но чаще всего до 120мВ. В связи с чем вопросы:
1. На сколько плохо это может сказаться на сигнале Wi-Fi и есть ли смысл пробовать выпускать такую плату или лучше сразу искать другое решение по расположение цепей?
2. В чём можно попробовать промоделировать такую ситуацию если есть отсчёты осциллограммы питания 5В? Можно наверное попробовать в каком-нибудь пакете получить спектр
пульсаций БП(грубо допустив, что они периодические) и прикинуть, что будет в районе ширины сигнала Wi-Fi.... Есть ли смысл этим заниматься в данной ситуации?

Благодарю.
Сергей.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[bigor]

Переходные на SMA-коннекторе должны быть без термалов (те которые на землю).
Правильно их сделать не по одному большому на каждый пад, а много мелких.
Используйте другой разьем micro-USB, зеркальный, у которого питание с другой стороны. Есть такие.
Из опыта - проблем в подобном не было, правда у меня и зазоры от Wi-Fi коннектора до питания был чуточку побольше. Где то в районе сантиметра.

[twix]

Ничего там не будет, на самом деле. Если сомневаетесь сделайте консервативное решение.
Залейте все землей на верхнем слое и пробейте переходными GND контур вокруг вашего SMA разъема с шагом в 1мм.
И сделайте по два ViaInPad прямо на пинах GND разъема SMA и никаких отводов от пинов.

На картинке не показано куда и как ведутся трассы USB. Если они есть на внутренних слоях допустим,
имеет смысл поместить вокруг них два ряда заградительных переходных GND, то есть протащите как в волноводе.

Промоделировать это все можно в любом 3D пакете моделирования для СВЧ, CST, HFSS, AWRDE.
Но если вы подходите консервативно, и пытаетесь вытащить на моделях, то скорее всего Вам придется поднять
класс платы, использовать микро и скрытые переходные, потратить больше внимание развязке WiFI и USB
более тотально. Скажем отделить WiFi экраном из жести и контуром прошитым переходными.

Но точно можно сказать одно, по питанию 5V у Вас не будет помех на WiFi, там не та энергетика, кроме того
стоят ferritebead, которые не дадут разогнатсья импульсам помех. А вот наводки от разъема USB, кабеля и трасс
по сигналу, вот это скорее всего будет основной проблемой.

[_Sergey_]

Добрый день!
Проектируем устройство с Wi-Fi. Сейчас получается, что земляной вывод разъёма SMA антенны находится всего в 1.5мм от питания +5В разъёма micro-USB, а сигнальный вывод разъёма SMA антенны находится в 4.5мм от питания +5В разъёма micro-USB. Импульсное питание +5В может иметь пульсации до 200мВ, но чаще всего до 120мВ. В связи с чем вопросы:
1. На сколько плохо это может сказаться на сигнале Wi-Fi и есть ли смысл пробовать выпускать такую плату или лучше сразу искать другое решение по расположение цепей?
2. В чём можно попробовать промоделировать такую ситуацию если есть отсчёты осциллограммы питания 5В? Можно наверное попробовать в каком-нибудь пакете получить спектр
пульсаций БП(грубо допустив, что они периодические) и прикинуть, что будет в районе ширины сигнала Wi-Fi.... Есть ли смысл этим заниматься в данной ситуации?

Благодарю.
Сергей.

1. Точно вам скажет моделирование (после трассировки).
2. Но можно не моделировать, а принять превентивные меры (дёшево).

[Politeh]

Большое спасибо всем за ответы!
Уточню, micro-USB используется только как разъём питания платы, т.е. USB линии от него не идут. Пульсации могут быть макс до 200мВ, но чаще до 120мВ.
Переходные отверстия я пока ещё не ставил.
Второй вопрос - а если там будет ZigBee вместо wifi(есть возможность поменять их взаимно местами на плате), тоже всё должно быть нормально? У ZigBee макс мощность передатчика 1мВт, а у Wi-Fi до 100мВ может быть. Разница очень значительная.

Благодарю.
Сергей.

[twix]

Ваши пульсации по питанию не смогут создать хоть какие нибудь вменяемые помехи для радиоканала. Чтобы быть уверенным,
ну хотите, просто поставьте параллельно 5V связку прямо у разъема 1pF/10pF/100pF и забудьте.
Не смогут пульсации по 5V разогнаться настолько чтобы как то пролезть в RF, только если эти пульсации
будут валить питание самого приемника, а это уже совсем другая тема. Но и там также все решается просто,
ставите перед микросхемой ferritebead и с батарею конденсаторов у чипа. И никаких проблем с питанием не будет.

Если у Вас есть спектранализатор, вот повесьте его прямо на питание 5V и посмотрите спектр. Если будет помеха
вы ее сразу увидите задолго до того, как приемник начнет лажать.

Если спектроанализатора нет, возьмите хороший быстродействующий АЦП или осциллограф с записью, запишите питание 5V
во время этих самых помех, затем переведите запись в цифру и загоните в любую программу показывающую спектр.
Или как вариант в Matlab и посмотрите спектр помех. В районе 400MHz и выше у Вас вообще ничего не будет в принципе.


Сообщение отредактировал twix - Jun 16 2018, 05:50

[Politeh]

Ваши пульсации по питанию не смогут создать хоть какие нибудь вменяемые помехи для радиоканала. Чтобы быть уверенным,
ну хотите, просто поставьте параллельно 5V связку прямо у разъема 1pF/10pF/100pF и забудьте.
Не смогут пульсации по 5V разогнаться настолько чтобы как то пролезть в RF, только если эти пульсации
будут валить питание самого приемника, а это уже совсем другая тема. Но и там также все решается просто,
ставите перед микросхемой ferritebead и с батарею конденсаторов у чипа. И никаких проблем с питанием не будет.

Если у Вас есть спектранализатор, вот повесьте его прямо на питание 5V и посмотрите спектр. Если будет помеха
вы ее сразу увидите задолго до того, как приемник начнет лажать.

Если спектроанализатора нет, возьмите хороший быстродействующий АЦП или осциллограф с записью, запишите питание 5V
во время этих самых помех, затем переведите запись в цифру и загоните в любую программу показывающую спектр.
Или как вариант в Matlab и посмотрите спектр помех. В районе 400MHz и выше у Вас вообще ничего не будет в принципе.

Спасибо большое!
Теперь спокойнее буду делать.

[Politeh]

Cюда же в догонку ещё один вопрос по трассировке.
Есть eMMC, шина которой работает примерно на 50 МГц. Линии шины проходят прямо над 2-мя импульсными дросселями+конденсаторы, т.е. питание снизу, а линии сверху. Плата 6-ти слойная, т.е. между ними как минимум 2 слоя земли сплошных + слой питания + сигнальный слой. Прикрепил скриншот: верхний слой красный, нижний - синий. Сейчас прокинуто предварительно. Одно из питаний может до 1600мА выдавать, другое до 500мА. Напряжения источников питания около 1В и питают они ядра процессора.

Вопрос: стоит ли опасаться за помехи на шине eMMC? Ведь линии проходят прямо над силовым контуром, который идёт с дросселя через фильтрующие конденсаторы выходного LC фильтра?

Есть вариант поместить вместо питания снизу саму eMMC, и тогда эта проблема решится, но она была отодвинута ближе к кнопке, которая висит на её линии D5 eMMC шины, чтобы ответвление к кнопке было как можно короче(хотя оно всё равно получилось длиной примерно в 3 раза длиннее основного отрезка от разветвления до вывода eMMC, придётся возможно удлинять все линии, чтобы сделать ответвление короче основного конца).

Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Aner]

На эти ваши вопросы хороший ответ даёт программа гиперлинкс, также аналогичные проверяющие целостность сигналов и цепей. Просто освойте; вопросы наводок, влияний, и тп отпадут сами собой.

[_Sergey_]

Для предварительной трассировки ответы на вопросы имеют общий характер.

[EvilWrecker]

Сколько лет этому разделу, а вопросы имеющие совершенно однозначные ответы(в частности не требующие никакого моделирования) все также задаются сугубо в контексте подчеркнуто убогих и целиком говеных плат Т.е. когда все разумные соображения, требования производителей, best practices и даже design guidelines не то чтобы игнорируются, а словно специально нарушаются настолько абсурдно насколько это вообще возможно.

Сперва наперво надо начать разводить источники питания как минимум нормально, т.е. сугубо полигонально, с нормальным числом и расстановкой виа и таким же плейсментом. Потом узнать почему установка термалов на виа есть верный признак "гуру электроникса". Ну а дальше как раз можно начинаться учиться именно самой разводке

Можно конечно "начать моделирование", однако реальность такова, что те кто действительно понимают что они делают в симуляторе никогда не будут делать такие же проезды как в картинке из прошлого поста, ведь от этого их оберегает одно и то же знание, начинающееся примерно с уровня школьной физике 8 класса

[Politeh]

Сколько лет этому разделу, а вопросы имеющие совершенно однозначные ответы(в частности не требующие никакого моделирования) все также задаются сугубо в контексте подчеркнуто убогих и целиком говеных плат Т.е. когда все разумные соображения, требования производителей, best practices и даже design guidelines не то чтобы игнорируются, а словно специально нарушаются настолько абсурдно насколько это вообще возможно.

Сперва наперво надо начать разводить источники питания как минимум нормально, т.е. сугубо полигонально, с нормальным числом и расстановкой виа и таким же плейсментом. Потом узнать почему установка термалов на виа есть верный признак "гуру электроникса". Ну а дальше как раз можно начинаться учиться именно самой разводке

Можно конечно "начать моделирование", однако реальность такова, что те кто действительно понимают что они делают в симуляторе никогда не будут делать такие же проезды как в картинке из прошлого поста, ведь от этого их оберегает одно и то же знание, начинающееся примерно с уровня школьной физике 8 класса

На скриншоте сугубо предварительно всё, так что нет смысла придираться к разводке. Всё о чём вы сказали - я прекрасно знаю. Все предыдущие разы я всегда избегал подобных решений, но тут ситуация вынуждает пробовать.

[EvilWrecker]

По правде говоря не могу представить, как можно заранее положить термалы на виа чтобы потом поправить , однако позвольте спросить- что же такое вас заставляет доводить плату до абсурда?

ситуация вынуждает пробовать

[twix]

Есть eMMC, шина которой работает примерно на 50 МГц. ...

Если трассы шины eMMC отделены от силовых трасс слоям GND с обоих сторон, беспокоиться не о чем.

[Politeh]

Если трассы шины eMMC отделены от силовых трасс слоям GND с обоих сторон, беспокоиться не о чем.

Мне кажется, что так как поле там электромагнитное, а не электростатичное. то помеха может генерироваться за счёт переменного магнитного поля. Ток приличный же вроде. Если источник импульсный выдаёт 1.5А, то амплитуда переменного тока в дросселе 30% может достигать от макс. тока, т.е. порядка 0.5А, а это уже очень прилично.

На эти ваши вопросы хороший ответ даёт программа гиперлинкс, также аналогичные проверяющие целостность сигналов и цепей. Просто освойте; вопросы наводок, влияний, и тп отпадут сами собой.

Лет 10 назад я работал c гиперлинкс, когда того требовала ситуация: SDRAM+FGPA+FLASH, 100МГц, на одной шине. Потом как-то не приходилось - когда делаешь всё по правилам и плата позволяет это делать, то всё работает и без моделирования. А как кнопку SMD заложить в модель IBIS гиперлинкса? Или сейчас эти модели уже все есть готовые?

Спасибо.