Дело в том, что у меня нету этого устройства и проделать такие опыты не представляется возможным. Устройство было разработано другими людьми и по функционированию (кроме помех) устроило заказчика. Моя задача побороться с помехами и предложенные Вами опыты я смогу поставить только на собственном устройстве. Но видя проблемы, которые возникли у предшественников хотелось бы зарание подстелить соломки там где вероятно всего будет скользко. Поетому попрошу Вас оценить мои шаги по улучшению ситуации и дать советы:
1.Планирую использовать разделение земель, но на многослойной плате воттом будет полностью цифровая земля, а аналоговой будет всего кусочек(микрофон и кодек), который розведу в сигнальном слое. Соединять земли буду у источника питания (вверху платы).
2.Поставить п-образные фильтры и думаю, что сливать помеху лучше на цифровую землю(авось аналоговая чище буде).
3. Одеть сверху экран и почаще припаять по контуру платы.

Возникают еще вопросы:
1. Подключать питание, микрофон (если решим применять внешний) лучше через проходныеконденсаторы или фильтры(один пин под экраном, земляной контакт припаевается к экрану и полигону, а второй пин - снаружи)?
2. Расположение слоев платы какое лучше (ТОР(с компонентами)-сигнальный слой-слой питания(полигоном)-ВОТТОМ(земляной полигон)) или ТОР(с компонентами)-слой питания(полигоном)-сигнальный слой-ВОТТОМ(земляной полигон))?
3.Где лучше всего брать землю - возле аккумулятора?

Не все так однозначно с разделением земли, как кажется. В вырожденном случае, когда нужно просто соеденить два независимых устройства через землю - тогда соединять у источника, меньше уровень помех. В случае с кодеком ситуация несколько другая, так как он подключен к цифровому шумящему устройству (микроконтроллеру), а это в корне меняет дело. Для цифровых сигналов надо обеспечить такой же путь возврата тока, как и конфигурация сигнальных проводников. Подключая землю у кодека (при условии, что она едина как для цифровых, так и для аналоговых сигналов) к источнику питания длинным отрезком, вы тем самым заставляете возвратный ток течь по дополнительной петле до источника, а от него к микроконтроллеру (поскольку он является генератором сигнала и заблокирован по питанию конденсаторами). Как результат - резкий рост уровня шумов. В таком случае аналоговую землю лучше сделать "на месте", вырезав кусок из цифровой, через точку соединения, не пересекая вырез, должны пройти все цифровый сигналы. Но вообще это все общие слова, которые можно почерпнуть из книг по проектированию скоростных печатных плат, конктретно в вашем случае нельзя давать гарантии, что именно это поможет. Результат будет, но он может быть слишком малым на фоне помех совершенно иного рода. От электромагнитных наводок и детектирования высокочастотного поля очень хорошо помогает экран, запаянный по контуру аналоговой земли, пайку делать сплошной, а не точечной, иначе эффективность экрана ощутимо падает. Микрофон тоже было бы неплохо поместить под экран-сеточку, и запаять на его выводах (как уже упоминалось выше) чип-конденсатор около 1 нФ.

На сколько я понимаю, для успешной борьбы с внешними наводками важно чтобы в момент воздействия этой самой помехи(наводки) земля всего устройства как можно более равномерно(по всей плате) приняла её. Тогда разность потенциалов не возникнет и звука помехи мы не услышим..
Теоретически.

И вот тут я прихожу к тому, что земля должна быть как можно более общей и как можно в большем кол-ве мест она должна быть соединена с землей "материнского" девайса(телефона) по месту монтажа.

Правильный ход мыслей?

Если да - то тогда разделение земель может повлечь за собой ухудшение помехозащищенности.... ?
Или я неправильно моделирую процесс.... ??
Что-то я как-то никак не могу толком понять с этими землями. Во многих источниках пишут по-разному.

>2.Поставить п-образные фильтры и думаю, что сливать помеху лучше на цифровую землю(авось аналоговая чище буде).
ОО, кстати, а такой подход не вызовет "обратной тяги"? Что будет не помеха сливаться на цифровую землю через кондер, а наоборот, с цифровой земли в сигнальную пойдет мусор через этот кондер.
И вот опять, то что я писал выше..Если это верно, то лучше чтобы уровень и земли и сигнального провода подпрыгнул одновременно, чем если с сигнального провода мы помеху сольём, а земля подскочит(разность потенциалов будет больше чем если бы вообще не сливали)...

>1. Подключать питание, микрофон (если решим применять внешний) лучше через проходныеконденсаторы или фильтры(один пин под экраном, земляной контакт припаевается к экрану и полигону, а второй пин - снаружи)?
Ну тогда экран придётся разрезать в этом месте.... не знаю...
Может просто фильтр(проходной кондер) рядом с экраном, чтоб дорожка после фильтра сразу уходила во внутренний слой и заходила под экран(но кратчайным путем). Учитывая, что по длине всё это уложится в 3-4мм - эффективной антенны не получится и всё может быть даже будет хорошо.

Увы, нет. Но давайте сразу условимся говорить только о наводках от излучения антенны передатчика. Саму землю (земли) надо защищать от этих наводок. У Вас земли-то, как таковой, нет (настоящей, "заземленной") - есть общий "контакт", наиболее протяженный по своим размерам. На нем наводок будет больше всего. С частотой 900МГц на разных концах этой "земли" будут возникать разные потенциалы...
По моему мнению, недостаточно даже накрыть плату экраном и пропаять по периметру. Нужно поместить ее внутрь экранированного объема. СВЧ-токи текут только по поверхности проводников (т.н. "скин-эффект"). Поэтому, нужно добиться, чтобы они "бегали" только по поверхности экрана, не попадая внутрь экранированного объема. По этой причине, нежелательно чтобы "земля" платы была частью этого экрана. Внутри этого объема можно соединить ее с экраном в одной или нескольких точках. Это будет уже не принципиально, т.к. поверхностные токи туда не пройдут.
P.S. IMHO, нужен замкнутый экранированный объем, сплошной экран, в крайнем случае - мелкая сеточка.

Могу заметить, что практически все промышленные конструкции сделаны именно с использованием напаиваемых на плату экранов, которые соединяются с землей посредством ряда переходных отверстий, расставленных по всему периметру экрана с определенным шагом. Лично проводил измерения степени экранирования таких конструкций, подавление до частоты 3 ГГц выше 60 дБ (плата 0.5 мм, переходные 0.5 мм с шагом 2 мм, экран запаян по контуру, сплошной медный). Этого не всегда достаточно, недаром СВЧ блоки делают в цельнофрезерованных корпусах, но для случая детектированя ВЧ сигнала - вполне. Насчет распределения токов помех - они как раз буду течь по внешней поверхности экрана, часть которой будет составлять замля платы (важно, чтобы она была цельная и самым крайним слоем от экрана), а сигнальные токи - по внутренней поверхности, так что значительной взаимосвязи между ними не будет.

Тогда нужно делать землю самым нижним слоем (если экран одеваем сверху) и конечно сплошным. Чтобы все остальное оказалась в замкнутом объеме. Меня только смущает толщина слоев в современных платах. Вдруг она окажется недостаточной. Какая характерная глубина проникновения СВЧ-токов будет в данном случае?

------

По моим подсчетам получается для меди на 900МГц толщина скин-слоя порядка 2мкм. В общем-то сравнимо с толщиной слоя платы. IMHO, стоит покрыть "землю" толстым слоем припоя.

Встречайте новичка.

Проблема наводок от GSM на НЧ-тракт известна давно. Эта характерная наводка имеет частоту 217 Гц. В случае применения микрофона слабым звеном являются цепи микрофона и предусилителя, т.е все узлы с уровнем полезного сигнала, сопоставимым по уровню с возникающей в них помехой в результате детектирования RF сигнала.
Помимо общего экранирования, в зарубежных материалах встречал рекомендации шунтировать питающие и сигнальные цепи емкостями 27..30 пФ (включая непосредственно выводы микрофона), применение отдельного режекторного фильтра на 217 Гц, а также использование дифференциального усилителя для лучшего подавления наведенной помехи:
http://focus.ti.com/general/docs/wtbu/wtbu...00609_art3_buzz

Не совсем понял- Что за внутренние поверхности? Вы имеете ввиду верхний слой платы? И еще- по монтажу экрана- я правильно понял? -он паяется на контур, который через переходные отверстия соединен с землей на нижнем слое (чтобы все сигнальные слои были какбы внутри этого экранирующего объема). Тогда для "сигнальной" земли желательно выделить еще один слой? Тогда нижний земляной слой будет какбы "грязным", используемым только для экранировки...Или это уже перебор будет?


Вот с первым я согласен, тока вот что непойму, если токи идут по поверхности они все равно создают разность потенциалов между двумя точками. Так если к этим точкам припаивается "внутренняя" земля, эта разность потенциалов разве не вызовет ток, который пойдет уже по внутренней земле?

А по 2мкм скин слоя -помоему вполне обнадеживающая цифра если принять толщину фольги в наружном слое около 50мкм (18 сама фольга +35мкм добавляется при меднении отверстий). Вроде как соотнощение солидное выходит.

Я имел ввиду самый нижний слой металлизации, внутренняя поверхность - та, которая обращена к компонентам ПП, т.е. находится внутри экрана, внешняя поверхность - соответственно образует часть экрана. В принципе, не обязательно это должен быть самый нижний слой, но тогда на каждую питающуюю/сигнальную линию в точки ввода надо ставить проходной конденсатор. При расчетах экрана также следует учесть, что сопротивление меди 35 мкм 0,51 мОм/квадрат, и токи помех создают относительно небольшое напряжение, чем на сопротивлении тракта 50 Ом (соответственно почти на 100 дБ меньше). Нижний слой металлизации не будет грязным, поскольку токи ВЧ помех текут только по его внешней поверхности, не совсем конечно верно, ослабление равно e^Nскин-слоев, но с учетом вышесказанного, этого вполне достаточно. Как свидетельствует опыт, основной путь проникновения помех на частотах выше 500 МГц - это плохо заблокированные цепи питания/управления, а вовсе не экран.

Если экранирущий объем замкнут ("герметичен"), то наводимые ВЧ полем токи будут "бегать" только по его внешней поверхности, меня свое направление с частотой 900МГц. Если толщина достаточна, то на внутренней поверхности уже никаких токов не будет. В чем, собственно, и смысл экранирования.
Если же проделать в этом объеме два небольших отверстия на противоположных концах, то при определенных условиях СВЧ-токи "побегут" уже не только по внешней поверхности экрана, но и по внутренней. Весь эффект от экрана может пойти на смарку. Отсюда - мое скептическое отношение к несплошным экранам...


Похоже так. Но не забываем, что все это находится буквально в нескольких сантиметрах от передающей антенны телефона. Если случайно возникнет резонанс (например размер экрана с выходящим проводом окажется близок/кратен четверти волны), то значения ВЧ токов могут достич миллиамперных значений (десятков миллиампер)...

Т.е вы хотите сказать... Допустим мы имеем на плате 3 узла, закрытых 3мя экранами. (В моем устройстве я предполагаю поставить отдельные экраны на чувствительную аналоговую часть, приемопередатчик+УМ и на контроллер с DC/DC преобразователями, т.е три экрана). Но связи между узлами есть и они не закрыты экранами. Ставить на каждую линию RF фильтр я не могу- дорогое удовольствие, что остается- пускать все цепи заходящие под экраны между слоями метализации? который будут работать как экраны...Что вы посоветуете? может быть один общий экран с перегородками внутри?

Я бы отделил приемопередатчик +УКВ в один экран, и развязался RF фильтрами от другого экрана в котором разместил бы чувствительную аналоговую часть (со своим аналоговым питанием и аналоговой землей) и контроллер с DC/DC(возможно индуктивность для него нужно выбрать экранированую).
Или общий экран с перегородками внутри. Но мне кажется что просто спрятать цепи соединяющие вч и аналоговую схему нельзя , не будет толку. Нужно сначала отфильтровать ВЧ (RF фильтр), а потом прятать с земляных слоях платы.



А могу я к такому полигону-экрану с помощью переходных отверствий подключать цепи цифровой земли? Не полезут ли помехи через мои переходки мне в схему?

И как лучше всего делать отвязку от помех при входящих проводах под экран.
Как по мне то идеальным вариантом есть проходной конденсатор, стоящий одной ногой под экраном другой снаружи, но возникают проблемы связанные с монтажем экрана.
Следующий вариант завести сигнал из вне во внутреннем слое и сразу (как пройдем экран), выйти на ТОР и отфильтровать RF-фильтром.
И третий вариант отфильтровать снаружи и минимальной трассой перейти во внутренний слой и зайти в экранированное пространство.

Кто чем фильтрует питание (до 500мА)?

Да, наверно вы правы, контроллер и аналоговую часть можно пихнуть под один экран. Единственный минус- экран получится здоровый, и закроет все цепи- как отладку вести? (снизу как мы говорим- цельная заливка )
По второму вопросу -об этом много писали уже- быстрые возратные токи в земле идут под соответствующим сигнальным проводником (по его траектории), поэтому достаточно обеспечить чтобы над экранной заливкой не проходили цифровые сигналы. Как вариант -делать заливку с вырезом по контуру -тогда обратные токи будут вынуждены идти в обход, но этот вариант хуже. Если использовать полигон как стыковочный узел для цифровых сигналов то это имхо не есть гуд.

Я так понял, что нужно делать вырезы в полигоне -экране. тогда нарушается его целосность и соответствено уровень защиты. А если с обратной стороны экрана пустить слой пттания, то можна ничего не вырезать, но остается открытым вопрос с цифровой землей. Раньше думал все конектить на полигон-экран, а теперь ине знаю. Получается нужно делать еще один слой с полигоном цифровой земли, или как?
В прикрепленом файле разрез планируемой печатной платы.

2 vladch. Про вырезы. Да если делать один экран и на аналог. и на цифровую части, то такая проблема видимо возникнет. Хотя я читал про щели в металлических корпусах приборов и расчет их ослабления внешних помех. Выходит так что если оба габаритных размера (длина и высота) выреза не превышают 1/20 длины волны излучения, то снижение ослабления экрана не будет. Хотя надо будет уточнить, там ведь еще толщина стенки играет роль.

Как раз возникнут проблемы, если делать вырезы в земле - мы помехи на 1800 ловим, длина волны не большая совсем.
Я так понимаю, девайс не содержит 12-битных АЦП с полосой 200 МГц - соответственно не нужно делать вырезов в земле на цифру и аналог.
Рецепт прост: считаем, что по каждому проводу, подходящему к модулю втекает ток помехи, соответственно надо его сразу на входе блокировать всяческими способами, не сильно повредив полезный сигнал. А сам модуль заэкранировать. Для блокировки помехи применять чип-ферритовые шайбы + конденсаторы, либо резисторы+конденсаторы, если нужно дешево.

to __Sergey_

В принципе иду по приблизительно такому же пути как и Вы. Первое что сделал, как тут советовали уже уважаемые коллеги, все заходящие в устройство провода - фильтрую и во внутреннем слое сразу завожеу сигнал под экран. К этому еще добавил сплошной полигон на боттоме и экран на топе. Во внутренних слоях еще отвязал землю микрофона и аналоговой части кодека от цифровой земли.

Так вы всетаки сделали 2 земли? а как соединили? Я вот планирую модуль жопээс полностью отвязать по цифровым сигналам и питанию (землю тоже), поставив блокирующие LC фильтры и индуктивности BLM фирмы мюрата, они маленькие, но дюже зверские Правда мнения с коллективом разошлись -один говорит правильно, другой -так не надо делать...Видел пример включения жопеески фирмы энфора, так там цифровой узел управления (вроде GSM модем), соединен с жопс через экранированный стык в котором стоят блокирующие ЭМИ цепи. Короч стык в экране, жопс в экране да и модем в экране (3 штук всего т.е). При этом земелька у них у всех одна! Так что я в сомнениях пока...

Немножко о выборе материала для экранирования- многие считают что достаточно использовать хорошо проводящий материал: медь, алюминий... и забывают о том что данные материалы парамагнетики, т.е. практически не экранируют от магнитного поля. Проведите простой опыт: поднесите магнит к любой железке, которая более или менее хорошо притягивается к магниту, а затем поочереди вставьте между магнитом и железкой сначала медную(или алюминевую) пластину а затем пластину из ферромагнитного материала (тот же пермаллой) и, как говорится, почуствуйте разницу... радиолюбители знают что в свое время лучшие экраны получались из жести от консервных банок из-под сгущенки...
резюме: не забывайте что экранировать надо электроМАГНИТную помеху, а не просто электрическую составляющую.

Для постоянного или низкочастотного поля - это может быть и верно. А вот на СВЧ экраны из той же меди очень хорошо работают (опять же для защиты от СВЧ помех). Например, эффективность экранирования полужесткого коаксиального кабеля ~ 90 дБ.

Вот нашел где делают экраны на заказ.
http://www.pcbtech.ru/pages/view_page/133
Вроде сталь бьет медь по степени защиты до 1ГГц. По отражению она уступает, но по проникновению гораздо эффективнее, чем медь.
Тока вот не понял на графике почему медь имеет 25дб потери на отражение магнитного поля на частоте 100Гц. По идее она его вообще не должна ослаблять на таких частотах.
Еще там какойто сплав есть Сплав C770 ктонить знает что это такое? и какая плотность у него?

Экраны данного типа, со съемной крышком, обычно используются в технике, где не нужно значительное ослабление, и частоты помех относительно низки. Приводимый на сайте график мало соответствует реальности, такие экраны на частоте 1 ГГц обеспечивают ослабление 30-40 дБ, редко когда больше, и с ростом частоты ослабление будет уменьшаться из-за щелей.

Это очень серьезно, то что вы сказали однако возникает вопрос -как сделать нормальный технологичный экран, кол-вом до 100 штук. Ну или где такие заказать. Хотя судя по цене которая указывалась в этой фирме (30-60т.р) порядок будет примерно такой же. Видимо придется делать оправку самим и самим же гнуть металл.
Может кто что посоветует для наколенной технологии изготовления ну или близкой к этому

Поступил следующим образом - на заготовке смулитиплицировали 2 платы. В одной земли разделены, в другой земля одна. В плате с разделенными землями есть участок с аналоговыми цепями. На этом участке, в ТОР, раставил все аналоговые кампоненты от микрофона к кодеку, аналоговые цепей, свободное пространство залил аналоговым полигоном. Под этим участком , во внутреннем слое SIGNAL, аналоговые цепи, свободное место - аналоговый полигон. Во внутреннем слое POWER - под этим участком пролил основную землю, слой BOTTOM полностью залил землей, которая подключается к земле устройства в месте подключения питания. В слое ТОР, кроме аналогового полигона, все остальное залил основной землей, какже есть место установки экрана на основной полигон. По контуру установки экрана, переходными отверстиями, соединил основной полигон ТОРа (и сам экран) с основным полигоном BOTTOMа, таким образом, у меня получилась экранировка и на BOTTOMе и вч - токи, я надеюсь, будут сливаться с этих экранов на землю. Для розвязки(фильтрации) всех входящих и исходящих сигналов, за экраном установил вч-фильтры(п-образные, Мурата), и сразу с фильтра перехожу на внутренний слой SIGNAL и между переходных отверстий экрана завожу/вывожу сигнал на схему.
Вторая плата, с общей землей, идентичная по конструкции, но полигон везде один.
Соберем обе, включим, а там будет видно.
О результатах - отпишусь, а будут проблемы -прибегу с вопросами. А так, всем СПАСИБО за консультации.

И Вам спасибо за информацию вроде все грамотно сделали, думаю работать будет хорошо оба варианта
Кстати проверил работу фильтров BLM Мюрата- классная весч! Было два аналоговых модуля, соединенных кабелем 1м. В модулях усилители НЧ. Наводку симулировал ВЧ генератором в режиме АМ-модуляции (несущая 436МГц). Антенна на выходе генератора лежала вблизи вышеуказанного кабеля. Помеха на выходе усилков наводилась достаточно мощная, пока не поставил на обоих концах кабеля два BLM фильтра. Наводка исчезла полностью. Усилки без экранов.

BLM и себе забил в устройство. За поддержку спасибо, будем бороться за чистоту звука