Здравствуйте. Есть проблемма:посадили меня на проект. Устройство представлено несколькими платами, вставляемыми в шасси. На всех платах присутствует несколько питающих напряжений: от двух до шести. Платы многослойные (до 12 слоев), каждому питающему напряжению и его обратному проводу выделен отдельный слой (иногда один общий провод на два напряжения): проводник представляет собой решетку на всю плату (размер ячейки 2х2мм), сигнальные проводники переходят со слоя в слой через ячейки сетки.
Итого:
1) много слоев занято только питанием, что дико усложняет и удорожает плату;
2) Между всеми "питаниями" и "корпусами" существует конденсаторная связь, что сводит на нет преимущества разделения питаний;
3)Ячейки этих сеток - весьма не плохие антенны.
Я прав в своем диагнозе данной реализации питающих напряженеий? Прошу поправить и добавить.
Вопрос возник потому, что ничего не работает как надо: проблемы в работе с памятью- неправильное чтение и запись, происходящие нестабильно, при работе с большими объемами памяти. Хотя осцилограммы вполне красивые (если не считать помех).
Прошу Ваших советов, как лучше выполнить разводку нового варианта плат: на что обратить внимание, чего делать точно не стоит, может подскажите статьи? только, пожалуйста, не книги- как всегда "горит"....
Элементная база плат в общих чертах: процессор в корпусе PGA(на 2х платах); плис по 240 выводов(до 5 ПЛИС на плате), ОЗУ, РПЗУ в планарных корпусах; SMD резисторы и конденсаторы; 2 трехрядных разъема по 96 выводов, джамперные разъемы.


+ шинные формирователи в планарных корпусах. Частоты сигналов не превышают 10МГц

Я сейчас разводил 14 слойную плату, есть и плисины и процессоры, и аналоговые элементы и память DDR2. Плата 14 слоёв, под питание выделено 2 слоя (глобальных цепей питания 7шт, и 32 локальных), под земляные 4 слоя, сигнальных 8.
То что емкостная связь есть между питанием и землёй это хорошо. Плохо когда эта связь есть между аналоговыми цепями питания и цифровыми. Заливку на опорных слоях лучше сделать сплошной, если у вас есть высокочастотные сигналы на плате.
У Вас при трассировке плат учитывалось волновое сопротивление проводников? Может сбои в работе памяти из за отсутствия контроля импедансов?

Насчет емкостной связи слоев питания и земли можете не беспокоиться, это большой плюс, ибо питание так эффективно фильтруется от ВЧ звона.

По поводу глючащей памяти - нужно знать что это за память. Если DDR, то там много нюансов, и проблемы именно с трассировкой критичных цепей очень вероятны.

PS: Для DDR2 сетчатые плейны - не гуд.



Жевачка, лопата))

Скорее всего, волновое сопротивление не учитывалось. Память российская серии 1645.
Конденсаторная связь между линиями питания 5В и 3,3В не может повредить? Самый "быстрый сигнал"- тактовый 40МГц.на каждой плате свой генератор.

Очень уж меня эти сеточки по питанию смущают. Зря?
Надеюсь, что услышу мнения по поводу этой реализации и советы по поводу новой.
Первый крупный проект и такой неудачный- через месяц требуют готовое устройство.

Есль еще флеш память на плате, но уже опытным путем выяснили, что проблема в ОЗУ

Если возможно, выложите кусок топологии с памятью, посмотрим что не так.

Если получится- то в схематичном виде от руки. Постараюсь завтра

Поставили вы меня в тупик такими вопросами. Судя по тактовым частотам такое и на двухслойке должно заработать.
Я видел работающие платы с ПЛИС, СОЗУ, USB 1.1 и 8-битным АЦП на 125МГц на двухслойке (АЦП правда шумел сильно).
А у вас 12 слоёв и цифровуха на 40МГц.

Вероятно проблема в чём-то другом. Вы смотрели осциллографом что у вас творится на линиях питания ПЛИС и памяти, может там помехи большие имеются? Керамика X7R на 0.1 по питанию вблизи каждой микросхемы имеется?
Какая длина дорожек по которым передаются данные, адрес и сигналы управления между памятью и процессором (или ПЛИС)?
Есть ли непрерывный слой земли под этими дорожками?

Да и программистов "попытать " надо. А то в коде у себя что нибудь накосячат, а на железо пеняют.

Есть еще вариант, что микросхемы делали специалисты того же уровня, что и разводили Ваши платы. Соответственно они сами по себе сбоят.
Сеточку во времена оны во внутренних слоях делали по причине низкого качества отечественной эпоксидки, которой склеивали платы - она не липла к меди и платы расслаивались. (Ну или на заводах лень поверхность было мыть). Так что проектировщики, наверное, так и застряли в 80х.

Бегите из этой конторы, пока сами таким же не стали !

1645 нормальные микрухи, их Миландр делает. Сетка это перестраховка от кривого профиля в печке или если платы перед пайкой плохо просушили.

По поводу слоя земли- уже говорил, что там сеточка. По питанию- все красиво. Помехи только по включению.
Конденсаторы, на мой взгляд, расположены весьма неудачно: выбраны самые большие из SMD, расположены далековато от выводов питания. По поводу этого будет бой еще...
По поводу программистов- сам лично делал несколько тестов используя Си, различные команды на асме, в т.ч. параллельные,-косяки по ОЗУ постоянно в разных местах возникают, если проверять малый объем памяти- ошибки редко вылазят....даже при большом объеме гарантирована ошибка, если "качать выводы"- инвертировать в каждой записи состояние линии шины

Прикипел я к коллективу, чтобы бросить всех в такой...опе. Так что бежать-тоже отпадает вот лишат нас всех премии-вместе и уйдем

А к какому процу данная память подключена?

http://www.niiet.ru/acrobat/1867BC6F_6AF.pdf
Выбран т.к. надо в лютый мороз на улице работать. Естественно менять его уже никто не будет, тем более, что так барин пожелали чтобы российский. Да и опробован он уже-не создавал проблем в других реализациях

Очень похоже на просадки напряжения по питанию при большом кол-ве одновременно переключающихся сигналов на шине. Конденсаторы какого типоразмера используются по питанию, какой емкости и типа диэлектрика?

На странице 3-30 даташита на процессор приведено рекомендуемое расположение фильтрующих конденсаторов - оно у вас выполняется?

Завтра уточню по конденсаторам. боюсь ошибиться.
Мы сначала грешили на штатный источник питания. Вчера поставили по отдельному источнику на каждое питающее- все равно не пошло.
Но дело точно в питающих напряжениях, т.к. при подключении в цепь хорошей доп. нагрузки плата вообще не хочет работать даже с ошибками даже с раздельными внешними источниками. Поэтому и докопался до сеточек


Уже тыкал этой страницей всем подряд, услышал, что конденсаторы из перечня слишком большие (и это так) и между выводами они не влезут. Так что кондеры стоят по краям процессора. Я думаю, что это равносильно их отсутствию.

В корпусе 0402 должны влезть между выводами BGA. Или таких отечественная промышленность не освоила?

Почему-то разработчик заложил не их. Не знаю, почему и существуют ли российские. Завтра буду разбираться, постараюсь к новой реализации выбить изменения в перечень.
Но мне не кажется, что это корень данной проблемы не в этих кондерах. Тем более, что плата уходит в отказ при увеличении нагрузки. Хотя, проблема не бывает одна.

А греть плату пробовали? Было такое у нас, плата холодная - все хорошо. Чуть нагреть, или сама нагреется, и все - сыпятся ошибки.

Посмотрел доку на процессор сложилось впечатление что сэкономили на выводах земли и питания. С тем количеством конденсаторов, что документе, с трудом верится что будет работать. Какое количество стоит у вас и каких номиналов? Есть ли рядом большие емкости, больше 10мкф?

Если переходные питаний доступны на нижнем (относительно проца) слое и есть желание разобраться в глюках + способность к тонкой пайке, лично я бы попробовал следующее: аккуратно залудить переходные питаний и "торцом" (т.е. стоя) подпаять туда хорошие конденсаторы. Если частоты невысокие и хлипкие проводники питания (если я правильно понял описание "сеточки") то, наверное, есть смысл взять номиналы по-больше (кстати, у Murata есть интересные "перевернутые" типоразмеры 0306 и 0508). На верхние торцы конденсаторов шинкой по-толще развести землю. Если с такой "порнографией" глючить перестанет - это и будет окончательный ответ на необходимость переделки разводки.

Если вы смотрите осциллографом питание и оно у вас нормальное - значит дело не в герцовых и килогерцовых помехах от источников питания. Их любой осциллограф увидит.

А вот чтобы увидеть посадки напряжения от сквозняков нужен осциллограф повысокочастотнее (с полосой минимум 100-200МГц).
При дополнительной нагрузке напряжение от БП чуть-чуть снижается и скозняки начинают влиять сильнее - и уже ничего не работает.

Прикрепляю файл с нарисованой от руки схемкой. розовый цвет- м/с с питанием 3.3.В, зеленый- 5В. Извините, отстой конечно...
Слой каждого питания, напоминаю, присутствует в каждой точке. Кондеры стоят только рядом с потребляющими питание микросхемами. В остальных точках ни конденсаторов, ни прошитых отверстий с землей нет. Товарищи связисты предположили, что эти участки могут стать проблеммными.
Так же мне сказали, что шины данных и адреса желательно подобно диф. парам выравнивать по длине. Что мне плохо представляется- 32 и 24, соответственно, разряда ведь.
Схематично, но близко к истине изобразил путь 0 разряда данных и 16 разряда данных по плате. Путь получается вокруг всей платы.Говорил с разработчиком. Таким образом он согласует уровни микросхем ЦП (0-5В) и ОЗУ(0-3.6В)-на входе шинника ТТЛ уровень, на выходе КМОП. Параллельностью и равенством шин даже не пахнет.
Конденсаторы керамические стоят К10-17в в корпусе аналогичном 0805. Про электролиты опять забыл...

ХОРОШИХ конденсаторов у нас нет

Специально плату не грели, без этого не работает.

Номинал кондеров 0.1мкф, по 2 под каждой ОЗУ, на процессоре- согласно документации. электролиты- по 2 возле каждого разъема.

Заинтересовал вариант с напайкой кондеров торцом. но мне никто это не разрешит сделать-дорогущие платы...

Фсё ф топпку... Какие выравнивания, какие шины, да такую плату можно автоматом развести и она ОБЯЗАНА будет работать Я бы посоветовал начать менять мелкосхемы на импортные аналоги, думаю можно будет наблюдать прелюбопытнейшую картину...

не вариант по многим причинам

к тому же я изобразил далеко не все компоненты схемы. Это для понимания расположения потребителей

К сожалению это не панацея. Был у нас случай - стояли микросхемы буферы - наши, золотые, дорогие. Решили перейти на буржуйские, в пластике, дешевле было в несколько раз, тем более распиновка совпадала, корпус SOIC WIDE становился без проблем. Серия был аналогом нашей ТТЛШ 1533. Поставили и плата отказалась работать. В результате поисков виновных выяснилось буржуинские микросхемы быстрее работают, раза в 3 или 4. Из-за этого звон на шинах стоит. Пока плату из 2-х слоев на 4 слоя не перевели не помогало ничего. Вот так бывает.

P.s На плате, из наших микросхем только эти буферы и стояли, все остальное было зарубежное.

Не догадался сначала спросить - а процессорную плату заменить не пробовали? У нас в последнее время часто стали всплывать перемаркированные элементы, устройства ведут себя непредсказуемо. Вы пробовали заменить ключевые элементы(проц в первую очередь).

Если просадки питания- не пойму, откуда берутся- по 5В потребление 0.5А, по 3.3В - до 0.35А...
Еще странность- по 3.3В несколько одинаковых плат потребляют поразному- от 0.04 до 0.35...непонятно
У нас несколько экземпляров в наличии, так что менять не приходится. Процов из старых партий не осталось.

По поводу перемаркировки- согласен. Недавно так попали с российскими ОУ. Хорошо, что быстро вычислили.

Честно говоря, не очень понятно, почему Вы этим занимаетесь. Это вопрос, которым должен заниматься схемотехник.
Тот, кто разработал эту схему, или тот, кто ее сопровождает.
Если не секрет - Вы схемотехник, или же конструктор печатной платы?
Если второе, то техническое задание на разработку новой версии ПП Вы должны получить от схемотехника,
а не от форумчан...
Если же первое - то Вам безусловно должны дать полный доступ к экземпляру предыдущей версии, чтобы изучить, как ведет себя питание
при напайке дополнительных конденсаторов под процессором, и других проверок. Иначе новую версию ПП делать просто нельзя,
есть риск получить те же грабли, что и раньше. Ведь суть проблемы Вам по-прежнему непонятна.
Или я чего-то не понимаю?
Извините, если резко написал... Вообще, со своей стороны могу предложить сделать "аудит проекта". Т.е. наши специалисты
посмотрят схему, топологию платы, документацию на микросхемы - и подскажут ключевые точки, в которых можно поискать проблему.
Это стОит недорого и занимает около 1 недели.

Скорее я системотехник. С недавнего времени стал отвечать за изделие в комплексе и похоже, "рожать" новое ТЗ прийдется мне. Разработан и произведен опытный образец без меня. Сейчас пытаюсь понять что к чему и вытащить проект из ямы. Схемотехник, разработавший плату оказался бессилен в преодолении этой проблемы в одиночку.
Пайки производим каждый день практически-добавляем и пассивные элементы и микросхемы... Но по поводу предложенного варианта есть пара проблем:
1) Требование- все платы должны быть проданы (Да, это отсутствие макетирования в данном проекте- не надо в меня плевать. я не виноват- поезд ушел)и боюсь просто запороть экземпляр.
2) Жесткий контроль, за тем, чтобы пайки выполнял лишь аттестованый работник, а я пока что сомневаюсь, что наши монтажники согласятся паять смд кондер торцом- посмотрим еще. Я так понял, что автор совета не спроста говорил именно о смд компоненте и безвыводной может не дать такого результата.
Предыдущие изделия с этими процами показали себя великолепно. Периодически к ним обращаюсь, сверяю. Там небыло питаний "сеточкой" и этих озушек и шинников, был другой проект ПЛИС- многое копировать не выйдет.
Внешний аудит не возможен- денег не дадут.

Просто пbpдец... Извините.

Ваше руководство, мягко говоря, не профессионалы, IMHO.


Если с девайсом ничего не делать, он не оживет. Это не аргумент?

Мое начальство- экономисты. Они деньги считают Но что я за это время много всего мог бы спроектировать они почему-то не считают.
Нашел зацепку- на ОЗУ есть технологические выводы, которые не имеют номеров. Рекомендовано их соединять с землей, на плате нет связей к этим ногам.... вдруг...
Но все еще надеюсь на помощь общественности....Опыта в конструировании ПП нет, так что, пожалуйста, предполагайте самые ламерские косяки-буду проверять. выбора нет

По опыту нашего производства, большинство похожих косяков лежало в плоскости комплектации. Либо перемаркирована, либо впаяли не то, либо впаяли не так(полярные кондеры наоборот-> он разогрелся, и вышел из режима), либо не пропаяли, либо грязь на плате после пайки(сплошь и рядом).

Если по печати: прозвоните землю, добавьте проводами - от вас не убудет, но будете знать, что проблема не с землей.

Вы бы хоть схему питания выложили...

Как вариант поиска "неправильности":
Понизить тактовую процессора скажем до 10 MHz(перепаять другой генератор).
Если ошибок в тестах озу станет меньше или исчезнут ,то можно пробывать улучшать питание проца и озу(вешать шины и ставить кондеры),
если все останется приблизительно на таком же кол-ве ошибок, то искать/смотреть "правильность" работы дешифратора озу на плис (моделируйте и проверяйте его работу в Modelsim).

А ни кого не смущает длинна шины данных? По форм фактору данная плата в стандарте VME, судя по рисунку, длинна шины данных около 30-40см. И как там управляющие сигналы проложены относительно других, не известно.

+100 сразу бросилось это в глаза.
И ещё "шинники" где-то напаяны - интересно кто-управляет переключением направления этих АПшек и успевают ли они это делать?
Хоть бы кусок схемы с процом и памятью кто-нибудь выложил - дело бы в разы быстрее пошло - а так хорошо только телепатические способности тренировать.

В самом начале топика написано - многослойка, у каждого питания есть свой выделенный слой земли. Если этого мало при потреблении пол-ампера, то это уже фантастика...



И что тут страшного? У PCI по стандарту чуть не пол-метра длины предусмотрено без особых изысков, так там 33МГц сигналы, а здесь самый быстрый тактовый 40, адреса/данные я так подозреваю минимум раза в 2-4 медленнее ходят. Дребезг может быть, это да, особенно в случае быстрых драйверов. Поэтому с сеточкой зря заморочились, сплошной плэйн был бы лучше с точки зрения целостности сигналов.

Кстати да, как волновое посчитать для такого случая?

PCI трассируют с контролем импедансов, а тут этого сделано не было.... Плюсюм в данной схеме в отличии от PCI врятли стоят последовательные согласующие резисторы. ОЗУ висит на конце шины, хотя его было бы логичнее поставить как можно ближе к процессору. Буфера на шине стоят скорее всего с частотой сигнала до 100МГц, соответственно фронты там теоретически могут быть довольно крутые, и на концах не согласованной линии будет "звон".
Ещё вопрос, с каким зазором трассировались цепи относительно разных классов (шина данных, адреса и управляющие)?
Если автор не может выложить файл проекта, то я думаю что если выложит жербера ничего страшного не произойдёт.
Ещё бы не плохо проверить в контроллере задержки в контроллере памяти для разных областей сигналов CS, если конечно такие имеются. Хотя дело может и не в топологии а в самой схеме.

Опять же, если стоит память 1645(какая цифра?), то у неё время выборки по адресу и сигналу /СЕ1
и /CE2 не более 30 нс ( в лучшем случае для ру4 в худшем 55нс для ру2), к этой задержке надо добавить ещё 10нс(может больше) в буфере, и того минимум 40нс. Надо либо понижать частоту шины, либо в контроллере настраивать циклы задержки.
Резисторы подтяжки на шине где надо везде стоят, нигде не забыли?

РобоКОТ
Выложите ваш проект. Никто не требует его в gerber или в оригинале, просто в pdf по слоям. Или хоть картинками.
Иначе дальше дело с места не сдвинется...

Про PCI это отдельная песня.... У меня на столе лежат платы оставшиеся от моих предшественников с PCI (полный комплект - контроллер, бэкплайн на 4 слота и устройства), все многослойки, на всех более менее контролируется импеданс. И не работают. Устойчиво во всяком случае работать их заставить не возможно. При этом длинна шины всего 25 см. А все потому что не выдержаны зазоры между проводниками шины + криворуко сделанные земли.



На малых частотах, когда ячейки сеточки много меньше длинны волны (100 раз и более) то точно также как для сплошного.
Но проблема возникает не в этом, а в том что если линия короткая, то получаются неоднородности волнового сопротивления. Из-за них искажается форма сигнала. А на печатных платах, с частотами до 1ГГц, все линии передачи короткие.

Поскольку разводка без контроля импедансов, на всех выходах с фронтами менее 6нсек устанавливаются токоограничительные резисторы 50-100 ом. Емкость проводников шины значительна и броски токов в моменты переключений достигают предельных по всем выходам и превышают допустимые на выводах пидания. (читай черную магию цифровых схем). Только таким способом удалось добится устойчивости памяти в связке CPLD SRAM на частотах порядка 20M

Да понятное дело, что многослойка. Только наличие слоя земли не спасает, если к нему нет грамотного подключения. Может и так быть, что переходное есть, а прицепить его к цепи забыли (у меня разок было ).

Чтобы небыло переливания из пустого в порожнее- осциллограф в руки. Современный Тек или лекрой с полосой 500 Мгц как минимум. Активные пробники с земляной шпилькой (никаких длинных земляных проводов). Синхронизация от клока системы. И покажите формы сигналов по питанию и по шинам. Если нет современных скопов- найдите C1-75 или C1-104, их же активные щупыи фотоаппарат цифровой или веб-камеру. Если режим- попростите у начальства письменное разрешение на съемку (экрана осциллографа). Ну и форму фронтов питания в момент фронтов-сюда.

Это хорошие советы, только все может объясняться ошибками проектировки и банальными гонками. Учитывая контрукцию и частоты - самая вероятная причина.

Волновое сопротивление для сеточки можно считать только для случая, когда размер объекта больше длины волны, например для двух слоев с сеточками. И то, поскольку емкость между слоями будет существенно меньше, волновое сопротивление поменяется.
Провод, идущий над сеточкой с низким заполнением медью, нужно считать одиночным.

Помнится, в древние времена системы с частотами до 40 Мгц вполне себе работали на КАМАКовских двуслойках, там длины проводников до 500 мм доходили. Если кто помнит, там еще и земли были весьма забавно устроены в добавок, а тем не менее работало.

Засмеете.... у меня интернета и юсбишника даже на работе нет. О фотоаппарате какие разговоры тем более...Поэтому в первом посте и попросил насколько фантазии хватит телепатией заниматься- не столько анализировать схему, сколько рассказать о "сеточках" и кто на чем обжигался... Не серчайте уж. Нормального разбора, увы, не получится.
Управляет АПшками (5584АП6Т) ПЛИС. Успевает точно...
Сегодня посмотрел землю тектрониксом с полосой 500МГц- идет красивая синусоида с амплитудой 0.5В и частотой 1.7МГц.

ОЗУ 1645РУ3

Землю??? На которой 1.7МГц и 0.5В??? А относительно чего такой сигнал Вы увидели?

Для 1645РУ3 40Мгц, уже почти на пределе, если учесть что данные в неё ещё и через буфер поступают.
Частоту шины раза в 2 понизить не пробовали?

Нет там быстрых сигналов.

Относительно сетевой земли, к которой подключается все оборудование....
Но по вашему вопросу уже догадываюсь, что фигню сказал и надо было питание платы смотреть относительно земли платы... косорезик...

Если речь о плате, изображенной в сообщении 21, то присоединюсь к предположению, что дело в гонках. Автору темы советую посмотреть, не переключается ли у Вас направление шинников стробами записи-чтения.

Спасибо большое всем откликнувшимся. Похоже, проблема кроется все же в области программного обеспечения-подкорректировали проект ПЛИС, стало работать более устойчиво, хоть все равно слабо.. будем копать.
Всем здравия