Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: AT91RM9200 разводка цепей питания
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Микроконтроллеры (MCs) > ARM
romashko
Уважаемые профессионалы!
Нужна ваша помощь в практических навыках о разводке цепей питания!
Вложил сюда схему, показывающую как я развёл цепи питания и земли.

В схеме подразумевается:
1) керамический конденсатор к каждой ножке питания-земли
2) ферритовая бусина - мощная - от старых материнских плат
3) земли локальные - на тактовку/цепь сброса/PLL/ФНЧ

С благодарностью выслушаю любые ваши: критики/замечания/ответы/пожелания

Исправьте если что не так!
Что лишнее на схеме?
Чего не хватает?
Postoroniy_V
Цитата(romashko @ Nov 9 2007, 15:49) *
Уважаемые профессионалы!
Нужна ваша помощь в практических навыках о разводке цепей питания!
Вложил сюда схему, показывающую как я развёл цепи питания и земли.

В схеме подразумевается:
1) керамический конденсатор к каждой ножке питания-земли
2) ферритовая бусина - мощная - от старых материнских плат
3) земли локальные - на тактовку/цепь сброса/PLL/ФНЧ

С благодарностью выслушаю любые ваши: критики/замечания/ответы/пожелания

Исправьте если что не так!
Что лишнее на схеме?
Чего не хватает?

ничего личного ...но...я так понимаю чтобы оценить качество разводки цепей питания, которые уже разведены, то нужно оценивать по PCB. А вы предлагаете сделать эту оценку даже не по схеме, а по эскизу схемы. 07.gif
...неужто у вас такой секретный проект, что даже схему не показываете? biggrin.gif
ну а если по делу - всё сделано правильно...наверное smile.gif ...хотя не понимаю зачем бусины втыкать в питание vcc каждой мелкосхемы
PrSt
Цитата(Postoroniy_V @ Nov 9 2007, 10:07) *
ничего личного ...но...я так понимаю чтобы оценить качество разводки цепей питания, которые уже разведены, то нужно оценивать по PCB. А вы предлагаете сделать эту оценку даже не по схеме, а по эскизу схемы. 07.gif
...неужто у вас такой секретный проект, что даже схему не показываете? biggrin.gif
ну а если по делу - всё сделано правильно...наверное smile.gif ...хотя не понимаю зачем бусины втыкать в питание vcc каждой мелкосхемы

Сомниваюсь что там чтото секретное, судя по этим наброскам это MP3плеер+Синтезатор или чтото похожее.
Просто человек не планирует выкладывать схему в будуюшем вот щас и спрашивает. И это его право в принципе.
Как я понял - он борится с помехами по питанию, судя по всему, для того что бы не было влияния на аналоговый тракт/аналоговщину этого устройства.
...тогда все Логично и даже верно.
Но плата выростет в размрах из за такого кол-ва дросселей.

.
romashko
у меня сейчас блочное соединение, тоесть одной PCB нет. Есть много PCB с:

1) ARM+MAX3232
2) Music Synthesizer+DAC+OpAMP
3) MP3 decoder
5) SRAM
6) Display with builtin controller

а остальное вообще висит в воздухе 07.gif

соединения по питанию между блоками выполнены проводами (10-15см)

на счёт ферритовых бусин - это не огромные тороиды, а маленькие(как резистор МЛТ-0.25) ферритовые втулки с проводником

на выходе звукового разъёма стоят защиты:

1) бусины - от наносекундных помех (могут включаться активные колонки питающиеся от сети 220в)
2) RC-цепочки - от статических разрядов
3) защитные диоды - для того же что и в 2)

если RC-цепочку и диоды убрать, то будет зависон Звукового синтезатора при вкл/выкл. наушников
если убрать бусинки - то зависон от включения потребителей в общий тройник на 220в
Leen
Кстати, по поводу разводки земли, очень удобно в схемном редакторе EDA соединять все локальные и аналоговые земли к схемной с помощью нуль-омных резисторов. Тогда меньше вероятности, что будут петли или вообще не будет соединения. Плюс каждая земляная цепь имеет свое название - полезно. Трюк известный, но я узнал лишь на работе, в универе этому нас не учили. Может, кому пригодится. Извините за небольшое отступление от темы. А схема питания, по-моему, очень даже.
Puzan
Зачем столько бусин? Может просто отделить LC-фильтром цифровую часть от общего питания? Ну в крайнем случае оставить бусины на AVCC и одну на AGND.
Конечно, если питание по длинным проводам, то на каждой плате придется ставить разделительный фильтр.
Leen
Цитата(Puzan @ Nov 9 2007, 19:49) *
и одну на AGND.
А вот на землю индуктивности сажать - имхо не стоит. А то будут всякие глюки с разностью уровней - черт его знает, что там за токи будут и с какими длительностями... Может, и ничего, а может, напряжение агнд уйдет на полвольта-вольт вниз от нормы - и капут аналоговым цепям.
Puzan
Да, совершено верно. Сам столкивался не раз на потребляющих цепях.
alexander55
Цитата(romashko @ Nov 9 2007, 09:49) *

При двуслойной плате
Рекомендую заливать неиспользуемые участки платы землей, а с другой стороны питальной. Это уменьшит площадь контуров, наводимые ЭДС.
При четырехслойной плате сделайте слой земли и слой питальный. Мотивы те же.
Если есть вопросы - задайте в теме "Правила проектирования надежных плат" в AVR. smile.gif
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...38425&st=0#
Leen
Цитата(alexander55 @ Nov 9 2007, 22:46) *
При двуслойной плате
Рекомендую заливать неиспользуемые участки платы землей, а с другой стороны питальной. Это уменьшит площадь контуров, наводимые ЭДС.
При четырехслойной плате сделайте слой земли и слой питальный. Мотивы те же.

При частотах 9200 наверно уже надо полигоны не сплошные, а в сеточку делать. Кроме того, при хотя бы двух землях автозаливка уже довольно сложно. Я делал это ручками. А тут три, по идее, - агнд, дгнд, грязная гнд...
2 модераторы: может, перенести тему в раздел ПП?
PrSt
Цитата(Leen @ Nov 9 2007, 16:26) *
При частотах 9200 наверно уже надо полигоны не сплошные, а в сеточку делать.

Простите
А в чем плюс сеточки перед сплошной заливкой???
Leen
Уменьшение вихревых токов в полигонах.
romashko
Спасибо всем за полезные комметарии! a14.gif

Для дальнейшей однозначности обсуждения сообщаю:

1) частота ядра на которой планируется запускать ARM - 180-200 МГц
2) частота шины 100 МГц
3) SRAM время доступа 10нс (сейчас работает на 20нс из-за длинных проводов)
4) SPI до 25 МГц
5) Ферритовые бусины, применяемые мной имеют сопротивление по постоянному току около 0.01 Ом
поэтому на аналоговые земли их садить ИМХО можно

6) Печатная плата планируется двуслойная, ибо я не слишком опытен в разводке ПП да и денег не слишком много sad.gif

Тут говорили о полигонах со штриховкой. Можно по-подробнее параметры штриховки? Толщина штрих-линии, тип узора, размеры узора?

Можно ли разводку в моем случае сделать так:

1) на TOP - кратчайшие сигнальные соединения между элементами
2) на Bottom - полигоны земли + то что в TOP не влезло
3) Полигоны земли разделены на аналоговые и цифровые и соединяются в одной точке через 0Ом-резистор или планарную феритовую бусину

нужно ли TOP заливать полигонами земли, если сплошная земля обеспечена в Bottom?
что эффективнее 0 Ом-резистор или феритовая бусина?

на счёт земли разъёмов - часто вижу что её делают отдельно - я так полагаю, это - грязная земля?
Leen
Цитата(romashko @ Nov 12 2007, 10:41) *
5) Ферритовые бусины, применяемые мной имеют сопротивление по постоянному току около 0.01 Ом
поэтому на аналоговые земли их садить ИМХО можно
Проблему с выбросом напряжения вызывает не сопротивление в цепи земли, а индуктивность ферритовой бусины. Эта проблема связана с бросками тока малой длительности (десятки - сотни наносекунд) и самоиндукцией катушки индуктивности. Я использую подключение разных земель через резисторы для того, чтобы эти земли в редакторе имели разные названия - так проще отследить, где какая земля подключается к общей (схемной) земле платы. А после вылизывания файла платы - мжно просто замкнуть выводы этого нульомного резистора дорожкой, избавившись от лишнего элемента smile.gif.
Цитата
Тут говорили о полигонах со штриховкой. Можно по-подробнее параметры штриховки? Толщина штрих-линии, тип узора, размеры узора?
Размеры зависят от технологии изголовления платы. Различные классы точности описывает ГОСТ 23751-86 (276 к). В частности, если разводить плату по 3-му (наиболее употребимый) классу, то толщина дорожки/зазора 0,25/0,25, если 4 - 0,15/0,15. Лучше (если получится, есснно) делать дорожки потолще - 0,4, например. Штриховка полигона должна попадать размеры класса точности.
Цитата
нужно ли TOP заливать полигонами земли, если сплошная земля обеспечена в Bottom?
А почему нет? Если место осталось.
Цитата
что эффективнее 0 Ом-резистор или феритовая бусина?
Разные применения. Про 0 Ом см. выше, а ферритовая бусина - катушка с малой индуктивностью, защищающая цепи питания от мусора в виде коротких выбросов. На аналоговое питание можно поставить нормальную smd-индуктивность, за ней - пара конденсаторов (танталовый электролит и керамический емкостью 0,1 - 0,33 мкФ), а вот на питание ядра контроллера - да, лишним не будет, в основном, для защиты остальных цепей от его мусора. Кроме того, неплохо бы на каждый вывод питания каждой микросхемы посадить керамический конденсатор.
Цитата
на счёт земли разъёмов - часто вижу что её делают отдельно - я так полагаю, это - грязная земля?
Именно. И все земли устройства присоединяются к ней в одном-единственном месте, чтобы не было земляных петель.
romashko
Цитата(Postoroniy_V @ Nov 9 2007, 17:07) *
...неужто у вас такой секретный проект, что даже схему не показываете?

Его описалово здесь: http://www.nedopc.org/forum/viewtopic.php?t=8822
romashko
подскажите, плиз, какого порядка может быть индуктивность ферритовых бусин?

можно ли их заменить на чип-индуктивности COIL TF160808 10нГн или COIL TF160808 8,2нГн
для питания цифровых микросхем? аналоговых?

какой величины должна быть индуктивность дросселя по питанию для Аудио-узлов? (УЗЧ, дельта-сигма однобитный ЦАП)? Я так подозреваю что 100 мкГн - перебор, да и падает на нём несколько десятых- вольта
Leen
Цитата(romashko @ Nov 14 2007, 17:14) *
можно ли их заменить на чип-индуктивности COIL TF160808 10нГн или COIL TF160808 8,2нГн
для питания цифровых микросхем? аналоговых?

Imho, маловато будет.
Цитата
какой величины должна быть индуктивность дросселя по питанию для Аудио-узлов? (УЗЧ, дельта-сигма однобитный ЦАП)? Я так подозреваю что 100 мкГн - перебор, да и падает на нём несколько десятых- вольта

Это что ж за индуктивность-то? Я ставил в питание АВцц в ЗИ-001 47 мкГн индуктивность ф. Мурата и не заметил сильного падения. Или у тебя ток по аналогу большой? На цифру поставил бы около 1 мкГн (с учетом тока - 300 мА где-то, так?).
Можно еще поставить не чип, а выводные индуктивности. Они по идее должны пропускать бОльший ток. У меня такая индуктивность работала на 0,5 А (33 мкГн), не сгорая, но слегка разогреваясь (пальцы не жгла).
romashko
Цитата(Leen @ Nov 14 2007, 18:17) *
Imho, маловато будет.

тоесть вы хотите сказать, что индуктивность прямого провода длиной 5мм, который окружен ферритом цвета золы, будет больше, чем индуктивность вышеназванных чип-индуктивностей?

Цитата(Leen @ Nov 14 2007, 18:17) *
Или у тебя ток по аналогу большой?

В основном дельта-сигма 1бит ЦАП и операционник от 3.3V (нагрузка: стереонаушники 1 канал=30 Ом)

Цитата(Leen @ Nov 14 2007, 18:17) *
На цифру поставил бы около 1 мкГн (с учетом тока - 300 мА где-то, так?).

я имею ввиду НЕ ОБЩУЮ индуктивность цифрового питания, а конкретные, которые идут на питание:

1) синтезатора
2) ядра
3) портов ввода/вывода /логику

также и на остальные выводы питания других микросхем

Тоесть я подаю питание не сразу на все микрухи от одного дросселя, а по-отдельности
romashko
в общем проблема моя осталась не решённой sad.gif

от одного тройника питаются: комп, колонки к нему, монитор, паяльник.
от USB компа беру питание 5V (ток потребления 0.28A). Устройство в целом всё работает. У звукового чипа есть ножка ~wait, она =0 когда чип занят, и =1 когда свободен. При обмене по шине EBI с АРМом(8 бит) ~wait используется - он заведён у меня на NWAIT АРМа. Всё работает до тех пор, пока не выдернешь колонки из тройника! Ножка ~wait залипает навечно в 0, пока не сбросишь звуковой чип или пока не переподключишь питание. Ножка ~wait - Open Drain, использую подтяжку к питанию на 1кОм. Без применения ножки ~wait звуковой чип НЕ работает!!! Даже если ширину стробов чт/записи установить самую длинную!
romashko
я так подозреваю, что это тиристорный эффект
aaarrr
Тиристорный эффект сбросом не лечится.
romashko
Цитата(aaarrr @ Nov 19 2007, 15:34) *
Тиристорный эффект сбросом не лечится.


но факт остаётся - ключ open drain залипает
Abo
Цитата(romashko @ Nov 19 2007, 09:45) *
но факт остаётся - ключ open drain залипает

Скорее всего это не выход залипает, а импульсная помеха сносит крышу у звукового чипа.
Фотография с недопс (вид на табуретке) наводит на эту мысль.
romashko
Цитата(Abo @ Nov 19 2007, 18:51) *
Скорее всего это не выход залипает, а импульсная помеха сносит крышу у звукового чипа.
Фотография с недопс (вид на табуретке) наводит на эту мысль.


почему же тогда крыша у других чипов не сносится?
отпаивал NWAIT от ~wait - всё остальное работало, кроме звукового чипа
Abo
Цитата(romashko @ Nov 20 2007, 04:10) *
почему же тогда крыша у других чипов не сносится?
отпаивал NWAIT от ~wait - всё остальное работало, кроме звукового чипа


Точного ответа дать не могу. Но проверить мое предположение можно расположив конструкцию в заземленном (зануленном) металлическом ящике а кабель питания, который заходит в ящик, пропустить несколько раз в соответствующего размера ферритовое кольцо.
P.S.Когда в юности собирал себе синклеры в подобном конструктивном исполнении, ферритовое кольцо по питанию спасало от сбоев при включении компрессора холодильника, воткнутого в ту же розетку.
romashko
Вложил картинку.

Эксперименты показали, что во время обмена данными со звуковым чипом, светодиод горел тускло, а иногда моргал. Как только стОит выдернуть из тройника один из потребителей, светодиод вспыхивает и остаётся ярко гореть гореть навсегда.

Далее, разорвал соединение ARDY-WAIT, обмен с чипом был, но неудачный, так как в даташите на звуковой чип сказано, что макс. время активности ARDY может достигать до 15 мкс, что не может обеспечить AT91RM9200 на MCK=100MHz. 1 т.=10нс, стробы чт./зап. могут максиально удлиняеться до
128 тактов, тоесть 1280 нс=1,28 мкс << 15мкс. Это я к тому, что без NWAIT'а НЕ обойтись!
Во время выключения одного из потребителей сбой НЕ происходит!!! 07.gif - светодиод по-прежнему горит тускло и не вспыхивает!

Значит происходит что-то аномальное с ножкой NWAIT у АРМ'а

Сегодня попробую силу ферритового кольца с синфазными обмотками Vcc и GND smile.gif

Ножка NWAIT (PC.6) отключена от GPIO и выбрана как Peripheral A (NWAIT)

P.S. Да, чуть не забыл... если ножка NWAIT у АРМа не подтянута и висит в воздухе ,то касание пальцем приводит к приостановке ядра навечно!

P.P.S. В голове уже бродит мысль о применении дополнительного контроллера с логикой , перехватывающих сигналы ~CS,~RD и ~WR и формирющих задержку на NWAIT без применения ножки чипа ARDY
aaarrr
Цитата(romashko @ Nov 21 2007, 05:34) *
Во время выключения одного из потребителей сбой НЕ происходит!!! 07.gif - светодиод по-прежнему горит тускло и не вспыхивает!

Значит происходит что-то аномальное с ножкой NWAIT у АРМ'а

Вывод безоснователен. Цепь ARDY -> NWAIT нужно было размыкать после зависания, и затем смотреть, кто тянет её вниз.
Тем более, сами писали, что ресет "звукового чипа" выводит систему из ступора.
romashko
Цитата(aaarrr @ Nov 21 2007, 12:54) *
Цепь ARDY -> NWAIT нужно было размыкать после зависания, и затем смотреть, кто тянет её вниз

Как только освобожусь, посмотрим что там происходит...
AlexandrY
У.., как все запущено. lol.gif

Тут разгребать надо основательно.
Начать с того, что понять от чего и что защищаем.

А проблем тут видно много разных:
Феритовые бусины как мертвому припарки против мощных Fast Transient Burst (FTB или EFT - Electric Fast Transients ) помех возникающих при коммутации в электросети. Мало того что помехи проходят сквозь них как нож сквозь масло, так и сами помехи идут то по земле!
Очень рекомендую ознакомиться для начала с нетленкой: http://www.caxapa.ru/lib/emc_immunity.html
Бусины ставятся всего лишь чтобы уменьшить электромагнитную эмиссию самого устройства в эфир.
Но на 2-х слойной плате это лишено всякого смысла, поскольку там от эмиссии никакие бусины уже не спасут. Плюс как правило бусны ставят на проводниках выходящих из платы. Внутри маленькой платы бусины не к чему. Далее, у бусин не нормировано сопротивление по ВЧ и добротность, ставить надо специальные SMD ferrite bead с определенным волновым сопротивлением согласоованым с дорожками, но опять на 2-х слойке о волновых сопротивлениях говорить бесполезно.

Теперь про электростатику: от электростатики защищают отводной землей по контуру платы заходящей на корпусную землю всех разъемов, и на входные линии ставят трансилы с резаками а не диоды катодом в питание как у вас. Вы все равно не рекуперируете всю мощю электростатических импульсов в питание, а только передадите ее прямо на процессор. С учетом того что у вас дешевые инертные стабилизаторы, электростатика с вашей платой сделает все что захочет.

Теперь о качестве питания. Оно никакое. Такие стабилизаторы не применяют для качественного питания.

Теперь о наводках цифровой части на аналоговую и полигонах.
Полигоны обязательно сплошные, медь экономить не надо wink.gif
Про вихревые токи - шаманство. Бояться надо сквозных токов и искажения траектории возвратных токов. Чем шире и монолитней полигон тем меньше влияние сковозных токов и возвратных токов. Если нет дополнительных слоев то я бы все полигоны делал земляными.
Как соединять аналоговую и цифровую земли однозначного ответа никто не даст потому что его нет.
Спецы из Аnalog Devices и все остальные согласны, что на платах всегда надо оставлять 2-а альтернатавных варианта соединения. 1-й - соединять земли возле самой аналого-цифровой IC (аудио кодек например), 2-й вариант соединять земли у источника образцового питания. Все зависит от того какой шум в цепи возвратной земли дают цифровые линии связи микросхем и какой шум вы будете ловить по внешним линиям приходящим на аналоговые входы.

Короче 2-х слойка для такого рода плат очень не рекомендуется.



Цитата(romashko @ Nov 9 2007, 11:19) *
Уважаемые профессионалы!
Нужна ваша помощь в практических навыках о разводке цепей питания!
Вложил сюда схему, показывающую как я развёл цепи питания и земли.

В схеме подразумевается:
1) керамический конденсатор к каждой ножке питания-земли
2) ферритовая бусина - мощная - от старых материнских плат
3) земли локальные - на тактовку/цепь сброса/PLL/ФНЧ

С благодарностью выслушаю любые ваши: критики/замечания/ответы/пожелания

Исправьте если что не так!
Что лишнее на схеме?
Чего не хватает?
alexander55
Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 10:44) *
У.., как все запущено. lol.gif

Тут разгребать надо основательно.
Начать с того, что понять от чего и что защищаем.

Вы точно охарактеризовали то, что здесь происходит.

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 10:44) *
Бусины ставятся всего лишь чтобы уменьшить электромагнитную эмиссию самого устройства в эфир.

Точно так, т.к. магнитный поток замыкается внутри сердечника.

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 10:44) *
Теперь про электростатику: от электростатики защищают отводной землей по контуру платы заходящей на корпусную землю всех разъемов,

Присоединяюсь.

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 10:44) *
Теперь о качестве питания. Оно никакое. Такие стабилизаторы не применяют для качественного питания.

Теперь о наводках цифровой части на аналоговую и полигонах.
Полигоны обязательно сплошные, медь экономить не надо wink.gif
Про вихревые токи - шаманство. Бояться надо сквозных токов и искажения траектории возвратных токов. Чем шире и монолитней полигон тем меньше влияние сковозных токов и возвратных токов. Если нет дополнительных слоев то я бы все полигоны делал земляными.
Как соединять аналоговую и цифровую земли однозначного ответа никто не даст потому что его нет.
Спецы из Аnalog Devices и все остальные согласны, что на платах всегда надо оставлять 2-а альтернатавных варианта соединения. 1-й - соединять земли возле самой аналого-цифровой IC (аудио кодек например), 2-й вариант соединять земли у источника образцового питания. Все зависит от того какой шум в цепи возвратной земли дают цифровые линии связи микросхем и какой шум вы будете ловить по внешним линиям приходящим на аналоговые входы.

Короче 2-х слойка для такого рода плат очень не рекомендуется.

a14.gif
PS. Александр, подключайтесь к теме "Правила проектирования надежных плат" в форуме по AVR.
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...38425&st=0#
romashko
Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 17:44) *
Теперь про электростатику: от электростатики защищают отводной землей по контуру платы заходящей на корпусную землю всех разъемов

Вы не могли бы примерный эскизик набросить с примером вышесказанного? А то я не уверен, что представляю верно!

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 17:44) *
, и на входные линии ставят трансилы с резаками а не диоды катодом в питание как у вас.

Это так называемые Transient Voltage Suppressors??? Где их можно заказать? Напишите пожалста примеры марок, чтоб ориентироваться в поиске!

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 17:44) *
С учетом того что у вас дешевые инертные стабилизаторы, электростатика с вашей платой сделает все что захочет.

Я заменил LM1117-3.3 на LM1085-3.3. Он тоже не годится? Почему же тогда на олимексовских девбордах их ставят?

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 17:44) *
Теперь о качестве питания. Оно никакое. Такие стабилизаторы не применяют для качественного питания.

Напишите плиз, марки стабилизаторов, обеспечивающих качественное питание (3.3V и 1.8V токи не менее 0.3A и 0.1A соответственно).

Цитата(AlexandrY @ Nov 21 2007, 17:44) *
Теперь о наводках цифровой части на аналоговую и полигонах.
Полигоны обязательно сплошные, медь экономить не надо wink.gif

Это я уже понял, да поздно sad.gif При разводке платы "на заказ" учту это!

Большое спасибо за рекомендации! Буду более благодарен, если ответите на вышенаписанные вопросы!
romashko
В связи с тем, что нет возможности сейчас заказать нормальную печатную плату, хочу попытаться переделать ТОЛЬКО плату со звуковым чипом, который сбоИт.

Как вы думаете, если переделанная плата с чипом будет удовлетворять правилам разводки, есть шансы на успех - избавиться от её сбоя?

P.S. ферритовый тороид не помог sad.gif Поместить плату в экран не представляется возможным sad.gif
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.