Здравствуйте, уважаемые форумчане. Занимаюсь проектированием аналогового тракта в диапазоне до 3 ГГц. Планирую 4-х слойную печатную плату. Встал вопрос по трассировке цепей питания. Нужен совет, как избежать взаимных наводок по питанию разных каскадов :
1. Завести на плату общее питание широкой дорожкой в третьем слое, далее стабилизатор на каждый каскад и отдельный полигон под каждое питание в третьем слое.
2. Организовать общий полигон питания в третьем слое (для создания максимальной ёмкости со слоем земли).
3. Завести на плату общее питание, которое распределять дорожками по схеме звезды на каждую микросхему, изолировав отдельные цепи с помощью ferrit bead.
Буду благодарен за любой совет.

Использую 3й способ.

Предусмотрите в схеме альтернативную замену бидов на LС- или RC-фильтры.

Я думаю ferrite bead в паре с блокировочными конденсаторами использовать в любом случае. Интересует вопрос: можно ли на таких частотах заливать полигон питания и не будет ли это работать как антенна?

Этот совет зависит от схемы, ... но в большинстве случаев это ошибочное мнение.
3) ближе к нужности, но тут надо видеть творение что да как.

Творения пока нет, только планирую топологию.

Нужно помнить, что у блокировочнков есть ESR, индуктивность, то чего нет у ferrite bead. Они как "поглотители" в заданной полосе работают с заданным активным сопротивлением только. Заливать полигон питания требуется достаточно аккуратно понимая законы Кирхгофа, возвратные пути токов для различных частот их гармоник.

В качестве блокировочных планирую использовать ATC 0,1 мкФ (по даташиту у них достаточно неплохие параметры) в паре с электролитом. А если отдельный каскад дополнительно к способу 3 запитать от отдельного стабилизатора, то это даст какой-нибудь выигрыш?

Если запитать отдельный каскад даст выигрыш.

Что ошибочное? Альтернативная замена??? Тут лучше перенедобдеть, чем недоперебдеть...

...RC-фильтры по питанию частенько видел, например, в синтезаторах ведущих производителей.

Лучше тантал.

Ну, насчет RC фильтров я понял чем они лучше, а чем индуктивности лучше чем FB? У них же сопротивление уже достаточно низкое на высоких частотах. Вообще говоря, я надеюсь избежать всяких низкочастотных помех, разве что стабилизатор будет гадить. По цепям управления тоже предусмотрел связку FB c конденсаторами (управление планируется на тактовой частоте около 10 МГц)

Может пригодиться
http://www.murata.com/products/catalog/pdf/c39e.pdf
http://www.murata.com/products/catalog/pdf/c33e.pdf

ошибочное - это замена, нужно использовать и то и другое вместе, опять таки если это требуется. LC, RC все же имеют резонансы и паразитные тоже, это часто добавляет шумов и комбинашек, также их сопротивления комплексные.

А вот керамика лучше тантала однозначно по ESR, тантал дороже. Тантал боиться обратных напряжений, даже малых.


Ой, .. тут все не так. Полигоны питания использовать нужно. ... трассы точка точка для питания обладают индуктивностью и ее трудно скомпенсировать для широкой полосы. Полигон питания никогда не антенна. "шлак ... вдувать" терминология человека без должного образования. Затем замену FB на RC фильтры никто не делает, этоже все посчитать, проэмулировать, измерить можно.
Малошумящие стабилизаторы это хорошо, но дорого. Дешевле поставить активный фильтр по питанию.

Конденсаторы по питанию нужно ставить также из расчёта, ни в коем случае, ...чем больше, тем лучше! Оч плохой совет. Если аналоговый тракт в диапазоне до 3 ГГц, то бывает и 100 пФ достаточно, ... опять таки, все от конкретного каскада зависит.

В общем - согласен.

А вот тут всё зависит от выбранной элементной базы и потребляемых токов. Если всё правильно выбрать и рассчитать, то проблем быть не должно.

Не могу согласиться хотя бы даже потому, что ведущие производители малошумящих LDO рекомендуют именно танталы.
Разве только линейка anyCAP у Analog Devices не критична к типу конденсаторов. Проверяйте!

Керамика лучше держит перегрузки по напряжению

Не смотря на наши проблемы с LT, я тоже за керамику. Просто понадеялся на конструктора, а он влепил 0402, как оказалось, хотя в макете было 0805 вообще, падение емкости от напряжения ->возбуд. Плохие стабы не причина отказа от хороших кондеров. Плюс реалии жизни - керамика нормальных производителей пробивается при 5-7 рейтинговых напряжениях, а тантал, бывает, и при 0.7. Даже при правильной полярности. Смайлик.
Не забываем про запредельные волноводы для отдельных каскадов. А то питание развяжут, а оно по воздуху в большой коробульке полезло.

За спиной десятки проектов с импульсниками и RF до 6 Гиг. Расчеты, измерения, подготовка к серийному пр-ву, тестирование и тд.
Просто посмотрите ESR для X5R/X7R керамики от Murata, TDK, Yageo, Samsung и сравните с танталами от AVX, NEC и др.
Увидите, что есть специально произодящиеся LowESR Tantal, дорогой и проигрывающий по ESR той же керамике X5R. К тому же танталы шумят больше керамики, меньше шумят пленочные.

Рекомендации танталов наблюдал исключительно как альтернативу аллюминиевых, в тех местах где нужен малый размер по высоте, обычно в мобильниках и автономной электронике малых размеров. Но это старые рекомендации, поскольку UltraLowESR аллюминиевых никто не превзошел по цене.

Про волноводы не забыл, планирую экранировать каждый каскад отдельно с помощью фрезерованных экранов.


А ATC вы всерьез не рассматриваете? Керамика + ESR очень низкий, - не это ли счастье?.

ATC - это подразделение AVX.

Американские ATC хороши, но для серийных проектов подороже будут, и с регулярными поставками потруднее. Не все независимые дистрибуторы поддерживают их полную линейку. Тут вам выбирать и решать. В последнее время мы перешли на пассив от Samsung_а.

".. легкость необыкновенная в мыслях" © Гоголь.
Практически точная модель ТДКашного бида, полученная из измерений:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Надоело спорить, смотрите даташит, например, LT1763 и найдите хоть на одной схеме керамику по выходу. Предлагаю ничью: Я параллельно танталам всегда ставлю керамику 0805 0,1 мкФ.
Доводы в пользу тантала - наличие тока утечки. Один раз забыли тантал - выжгли ГУН из-за дикого возбуждения LT-шки. Особенно погано они ведут себя при питании от ШИМ.

Но я увидел, что Линеары (или Лайнеры) тоже начали делать подобие anyCAPов. Но по шумам они пока хуже...

Тантал в источниках рекомендуют в основном из-за того, что при очень низких ESR как у керамики трудно добиться стабильности - источник начинает возбуждаться.

От себя добавлю. Танталовые конденсаторы в сравнении с керамикой имеют намного бОльшие значения ESR и намного худшие частотные свойства. Как следствие из этого у танталовых конденсаторов очень малые запасы по пробивному напряжению (которое сильно уменьшается с ростом температуры). Отсюда получается замкнутый круг. Из-за большого ESR эффективность шунтирования в цепях переменного и импульсного тока сравнительно низкая. Большой ESR вызывает большой разогрев конденсатора. У горячего танталового конденсатора уменьшается пробивное напряжение. Если взять конденсатор с большим рабочим напряжением, то у него будет больше ESR. И так по кругу. У современной керамики при тех же размерах и той же ёмкости ESR в десятки и сотни раз меньше. Эффективность шунтирования намного выше вплоть до частот 0,1 - 1 ГГц. Максимально допустимые токи так же в десятки раз выше. Большие запасы по пробивному напряжению. Высокая температурная стойкость.
Но в маломощных устройствах свойства танталовых конденсаторов могут быть полезны. Большой ESR можно использовать для снижения добротности LC-фильтра, паразитного RLC контура, тем самым подавляя нежелательные переходные процессы (выбросы, затухающие колебания) в цепях питания. Кроме того, во многих RF схемах, где есть усилительные элементы, большой ESR может повысить устойчивость к самовозбуждению, без применения дополнительных мер.
Так же многие танталовые конденсаторы оснащены защитными функциями. Т.е. при превышении рабочего напряжения или при подачи питающего напряжения неправильной полярности, а так же при перегреве изделия конденсатор надёжно закорачивается. При этом, например, защитный плавкий предохранитель перегорает, а основная часть схемы остаётся неповреждённой. Кстати это удобно, если, например, недобросовестный потребитель испортил по своей вине изделие и пытается вернуть за него деньги.
Что касается алюминиевых конденсаторов, то у них есть большой минус - резкое увеличение ESR (в десятки раз) при низких температурах (ниже минус 20 С). Это вызывает большие сложности при разработке высокотоковых импульсных устройств в ограниченных габаритах.
В любом случае считаю, что выбор того или иного конденсатора должен быть сделан и обоснован, в т.ч. с учётом математического расчёта (моделирования) цепей питания (смещения, управления).

В том же даташите LT1763 как раз говорится об использовании шунтирующих керамических конденсаторов на выходе микросхемы-стабилизатора. Очень много уделяется внимания проблемам устойчивости стабилизатора в зависимости от ESR и ёмкости выходного конденсатора. Суть в том, что эти малошумящие стабилизаторы работают с малыми запаси устойчивости. Потому в даташите обращают внимание на то, что для обеспечения устойчивости нужен малый ESR (в данном случаее менее 3 ом) и правильно подобранные значения выходной ёмкости и ёмкости коррекции. Поэтому нужно правильно выбирать рабочее напряжение керамических конденсаторов и их диэлектрик, чтобы не попасть в нестабильное состояние микросхемы при изменении температуры.
Там же говорится о возможном "шуме" (маскировке под шум) керамических конденсаторов, происхождение которого связано с пьезоэлектрическим откликом. Другими словами акустический шум из-за пьезоэлектрического эффекта, может наводить пропорциональное напряжение на обкладках конденсатора. Но с тепловыми шумами это никак не связано.

У разных компаний, разные чипы накладывают разные требования к входным и выходным конденсаторам. Уверен, бессмысленно спорить на эту тему. У одного стабилизатора требуется строго керамика и в строгом диапазоне ESR, у другого только электролиты или только танталы и опять же с ограничением по ESR. По моему надо просто строго следовать рекомендациям производителя, и обычно всегда дается исчерпывающий набор рекомендаций что именно применять для данного чипа.

Здравствуйте! А, что скажете про питание PLL-микросхем, микроконтроллера и ТХСО, когда они в одной упряжке. Ведь для питания одной PLL бывает, что требуется несколько цепей питания (аналоговые, цифровые, СP, PLL-filter)? Вот например ТХСО к какой цепи отнести, к цифре или аналоговой? Можно ли питать все цифровые цепи от одного LDO (при условии, что все напряжения одинаковые), а все аналоговые от другого, или на PLL ставить свои стабилизаторы, на проц свой, на ТХСО свой? Непонятно.

Специально для такого случая разработаны многоканальные LDO, например, HMC860LP3E

Аналоговой. Лучше всего питать отдельным малошумящим стабилизатором.

Всё зависит от токов потребления и требований по шумам питания. Например:
1. Микроконтроллер, микропроцессор, микрокомпьютер или цифровая ПЛИС не требуют особо чистого питания, но требуют запаса по току в случае динамических нагрузок, а кроме того могут сами сильно изгадить общий канал питания, поэтому их самих и их тактовые генераторы целесообразнее питать от своего стабилизатора, запитанного от цифрового канала питания.
2. ОУ фильтра ФАПЧ, ГУН, аналоговые каналы PLL чрезвычайно чувствительны к шумам и помехам в цепях каналов питания и смещения, поэтому здесь зачастую прибегают к дополнительной активной или пассивной фильтрации (зависит прежде всего от токопотребления) каналов питания малошумящих LDO, запитанных от аналогового канала питания.
3. TCXO - вещь неоднозначная, может иметь, а может и не иметь встроенный стабилизатор. Лучше перестраховаться и поставить отдельный ото всех стабилизатор.

[quote name='VCO' date='Feb 17 2014, 08:19' post='1236866']
Специально для такого случая разработаны многоканальные LDO, например, HMC860LP3E
Вот только перед ней нужно еще стабилизатор ставить, если питание всего устройства выше 5.5В.

Эта микросхема рассчитана на питание от 5-Вольтового аналогового канала питания, который присутствует практически в любом радиокомплексе.

Ладно, будем думать, спасибо.