Добрый день,
борюсь с шумами по питанию, пожалуйста, подсобите советом.

Есть плата с кучей разных потребителей, несколько аналоговых компонент, плиска (5-ый циклон), контроллер, ембеддед линукс. Над ней еще одна плата, уже с кучей ДС-ДС для питания. Платы примерно 2х15см габаритов, питаний 17 штук, все с общей землей, расстояние между плат около 5мм. Между платой питания и основной собираюсь проложить какой-то экран.

Основные потребители 1.1В/5А плиска, несколько контроллеров на 1.8В/1А, и в диапазоне 2.5В-3.3В куча аналоговой рассыпухи АЦП, усилители, миксеры, ОА, кварцы суммарно съедающих где-то 3А - к каждому веду свое питание, так как если их параллелить они сильно друг на друга шумят.

С платы на плату могу поставить пины сколько надо и в местах, где сидят потребители и жестко их спаять. Меня устроит, что конструкция будет не разборной.
Скажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю:
1. каждое питание вести парой - сигнал-земля, и на плате питания, и на плате с потребителем у переходника поставить по конденсатору (какому, как правильно его емкость рассчитать?),
2. стоит ли где-то ставить ферритовые бусины или супрессоры?
3. между платами поставить прослойку - силиконовая прокладка (3мм) - фольга - феррит (2мм), фольгу заземлить, ферритом к плате питания, силиконом - к плате потребителей.
4. могу вместо пинов, которые соединяют платы, поставить вертикально жирные ферритовые бусины и через них вести питание. Если так правильно, то как правильно посчитать их номинал?

Габариты и место на плате с потребителями сильно играет роль...
Спасибо!

ИИВ

Фольгой надо было соединить земли плат.

Найдите самые шумные DC/DC, щупом осциллографа(лучше аналогового) на максимальной чувствительности поводите над ними, можно сделать петельку с щупу. Их можно заэкранировать персонально. И что за DC/DC - модули или ИМС с обвязкой? шум самих источников (или шин на второй плате) смотрите, соединяя землю платы с коротеньким проводком вокруг земли щупа, а не крокодил щупа.
питание можно передавать через проходные конденсаторы, есть специальные фильтры в чип исполнеии, выбирайте по току. Если у найдете основную частоту DC/DC легче будет отфильтровать
много зависит от того как у вас с разведена аналоговая плата, можно подать "чистое" питание, а на самой плате получить шумы и т.п. из-за разводки
делите пути тока для сигнала и питания - про разводку земли уже много раз говорилось

Кто шумит - давим шумы.
На кого шумит - увеличиваем помехозащищённосить.

Феррит имеет сопротивление. После сопротивления будут пульсации питания эквивалентные току потребления.
Феррит лучше ставить перед цифровыми, малопотребляющими или источниками питания или помех.

Поставьте проходной конденсатор наибольшей ёмкости доступной на ваше напряжение и ток.

Рано настолько усложнять плату. Приведите схему 17 питаний.

Чтобы петелька у щупа почувствовала DC-DC, этот самый DC-DC должен глушить всю стоящую рядом электронику.

То, что есть сейчас на фото. Современная конструкция состоит из сборки двух плат, слева - аналог, по середине цифра, справа - питалово. Несколько DC-DC видны на нижней плате справа, все остальные под эдисонами.

Собираюсь модифицировать, что-то из аналога можно выбросить, объединить две плиски в одну, получится одна плата, но питалово воткнуть будет не куда, а его-то и перенести на другую плату.


1. шумит несколько DC-DC на частотах где-то 3МГц, я использую tps82085, один из таких комплектов сидит на верхней плате на фото справа, остальные 6 под эдисоном.
2. шумит плиска, вернее питалово плиски - при ее работе питание и земля колбасится сильно, передавая по земле шум в аналог.

Сама сборка содержит контакты, чтобы подать внешнее питание. Если к ним подключиться от хорошего источника по коаксиалу, шумы пропадают.

На плате, которая сверху аналог жестко разделен с цифрой, поэтому там шума нет, если подключаться от внешнего источника.
На нижней плате такого жесткого разделения нет, поэтому шум есть в аналоге от цифре, особенно когда нагружаешь плиску вычислениями (64 плисочных умножителя на 160МГц молотят скалярные произведения)


да, перед питанием плиски, вернее перед 1.1В и 2.5В, перед питанием АЦПшки (3.0В, 0.5А), перед усилителями 5В/0.5А и еще импульсным усилителем 12В/0.2А. То есть чтобы питание каждого потребителя было развязано ферритами в том числе и по земле от остальных потребителей.


привел, все еще рано?

Ограничение по габаритам, все должно быть по высоте не больше 10мм.


а если сделать аналоговую плату, и полностью ее обернуть фольгой и заземлить, а сквозь фольгу проткнуть несколько контактов питания, скажите, пожалуйста, так правильнее?

И еще, скажите, пожалуйста, стоит ли делать два раздельных экрана для аналога и для цифры? Территориально всяко у меня аналог на плате с одной стороны в размерах 2х7см поместится, а цифра - дальше - в центре и справа.

Я хотел схему, не конструкцию. Я бы поставил перед каждой схемой tps82085 по дросселю. Они у вас не синхронные друг другу, не противофазные. Дёргают входное питание кто во что горазд с биениями между собой во всей полосе частот.

А ферритовые бусины давят выше 100МГц... лучше смотреть в сторону NFM31PC276

А аналогу шум в какой полосе и с каким уровнем вреден? Вход у аналога дифференциальный?

Т.е. шумит питание ядра ПЛИС.

Зачем что-то заворачивать или обкладывать экранами, если вы говорите что есть другой вариант платы без экранов, но с хорошим питанием который не шумит?

схему нескольких DC-DC приложил, в ней вместо R91, R97 и R104 припаяны ферритовые бусины BLM21PG121SN1D: 0805 на 120Ом, конденсаторы все по 10мкФ как в даташите.


посоветуйте, пожалуйста, что конкретно, я брал BLM21PG121SN1D, все равно шумит, но это же все-таки ферритовые бусины, а не дроссели. Дроссели побоялся поставить из-за возможных переколебаний, которые я не смог просчитать.


ой как классно, спасибо!!!


в аналоге есть два дифф-усилителя, шесть миксеров, два кварца, два ОА, два оцифровщика (160МГц/16бит и 120КГц/24бита), все аналоговое, суммарно 5Ватт, 1.8В, 3.0, 3х3.3В, 2х5.0В, 12В.

Все сигналы дифференциальные, только сигнал на грани определения, из-за этого весь огород.

В плиске я могу оценить качество входного сигнала имея супер маленькое потребление. Тогда все хорошо. Если включить плиску на среднее потребление (примерно 1Ватт) то шум уже есть, если на то, что должно быть - шум ужасный.

Аналог широкополосный - примерно 1-100МГц.

Между аналогом и цифрой ошибок нет, я имею ввиду и SPI от оцифровщика, и LVDS функционируют нормально.

У плиски, бывает, сбивается внутренний PLL. Я все 8 штук питалов PLL на двух плисках и два 2.5В опорных в плисках развел от одного источника 2.5В через ферритовую бусину, понятно с конденсаторами по краям...


не, вы меня не поняли. Я все равно эту конструкцию переразвожу и планирую положить всю аналоговую часть на одну плату, а не на две, как раньше. Дополнительно смог вместо двух сингл-борд-компьютеров и двух плисок все поместить в один комплект плиска + сингл-борд-компьютер.

Теперь и думаю, как разобраться с питанием.

Собственно то, что хочу: поместить аналог в футляр из фольги, будет на первой плате слева,
поместить цифру тоже в футляр, но другой, будет на первой плате справа,
Вынести все питания на вторую плату, поместить сверху на второй плате. Между платами пробросить контакты питания.

Вот как их разумно сделать и чтобы шум давить по питанию, и внешние помехи тоже, с радостью послушаю Ваши советы и соображения!

Спасибо!

пример экранировки от LT Measuring noise on linear regulators, коробочки понравились,. От AD Measuring Output Ripple

Если вы через BLM21PG121SN1D питаете цифру, то ладно. Но если REFA это питание аналога - неправильно.
Уровень REFA дёргается т.к. ток протекающий через 0.03 ома BLM21PG121SN1D создаёт на нём падение напряжения. А у вас АЦП 16/24 бита.

Бусины замените на проходные конденсаторы, заодно можно выкинуть текущие и добавить мелочь типа 0.47мкФ.
А дроссели - 3 штуки перед С110 С118 С141. Поближе к DC\DC, у вас весь шум с 3,4 ноги в общее питание сейчас фонит и вокрук той цепи. 2-20мкГн задавить ваши 2.4МГц
На аналог искать ripple rejection LDO до 100МГц на ваш ток.

Если при повышении вычислений - не меняется взаимодействие по ногам - то значит вам мешает только ток ядра ПЛИС. Нужно чтобы питания ядра, в том числе линии до DC\DC не попадали в аналог и его DC\DC.

Если на плате аналога нет рядом опоры или чего-то типа приведённой выше LT3042 - мне это кажется странным. Питать АЦП с другой платы я бы не стал.
Цифра в футляр, аналог в футляр - не повредит.

Спасибо большое за советы!


не, это не референц оцифровщиков, это питание эдисоновской борды, которая линукс компьютер!!! Просто на схеме ее так по-дурацки обозначил.


классно, спасибо!!!


для аналогов в основном применяю MIC94300, хотя не уверен, что оно идеально подходит. Пожалуйста, прокомментируйте, разумно ли я это выбрал или есть что-то есть лучшее?


да, по ногам ничего не меняется. Правильно ли я понимаю, что земли разделить, (питание уже раздельное) и соединить земли через что-то (феррит, или?) в одной точке с тем местом, где стоят DC-DC?

Пока сделал общий земельный слой, но, боюсь, что при этих габаритах платы это плохо работает, так как аналоговая земля у меня стоит после дигитальной. Для улучшения аналоговой земли пробрасывал дополнительные проводки (на фото их нет) вроде чуть-чуть помогало, но при запуске плиски на полную это уже не спасало.


у оцифровщиков (120КГц/24бита) опорник прямо у самого корпуса, а у 160МГц/16бит встроенный.

Я как раз и хотел поставить питание АЦП с соседней платы, но только соседняя плата будет в 5мм от этой находится. Достоинства - больше места для фильтров по питанию и свободы в разводке, у меня жестко ширина платы в аналоговой части 20мм, но сделать две или даже три платы этажеркой (но не более 10мм суммарно) можно.


ага, классно!

Спасибо!