Pitanje:
Koje su "zamjerke" dizajna visokofrekventne ploče?
Steve
2009-11-28 03:09:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Volio bih dizajnirati PCB za analogni regulator petlje .. nešto s A / D, D / A i procesorom na ploči. (Bilo DSP ili FPGA, nisam odlučio.) Budući da bi ovo trebalo modulirati analogne signale na 10 kHz, to mora biti prilično brz procesor.

Koliko razumijem, dizajniranje ploče za rad procesora iznad 150 MHz ili tako nekako može biti vrlo izazovno zbog RF problema. Koji su neki savjeti koje možete pružiti pri dizajniranju takve ploče? Koji se problemi zbog izgleda mogu pojaviti? Postoje li dobri internetski izvori koji imaju temelje znanja za to?

Hvala.

Jeste li sigurni da vam treba tolika brzina obrade? 10 kHz ne zvuči prebrzo. Možda će biti dovoljno nešto poput ARM7 ili dsPic.
ovisi o detaljima i zahtjevima upravljačke petlje: na marginu faze utječe latencija od ulaza do izlaza upravljačkog algoritma. Ako je obrada signala komplicirana, to će potrajati više ciklusa nego ako je jednostavna. Ako su zahtjevi za marginu faze strogi, imat ćete manje vremena na raspolaganju. Bolje dizajnirati ploču s malo viška procesorske snage, nego dizajnirati ploču s malo manjka, jer stvari uvijek možete usporiti.
hvala, istina je, vrijeme je presudno u ovoj aplikaciji. Nisam želio ulaziti u to, ali zapravo bi se izlaz trebao izračunati u roku od jednog uzorka, tako da je latencija ključna.
Steve: Prilično je teško ne izračunati izlaz u vremenu jednog uzorka, jer to znači da više niste u stvarnom vremenu i nećete moći ništa kontrolirati.
šest odgovori:
#1
+14
Clint Lawrence
2009-11-28 05:14:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ako vas zanima digitalna brzina, nabavite kopiju digitalnog dizajna velike brzine.

Ključne točke:

  • glavni odlučujući faktor vašeg kruga je vrijeme porasta logike. Čak i ako radite na sporoj brzini, brzi rubovi mogu stvoriti probleme.
  • Maksimalno vrijeme uspona vašeg sustava tada vam daje kritičnu duljinu kruga. U osnovi ako je kašnjenje širenja vašeg signala preko duljine kruga duže od vremena porasta signala, morate brinuti o visokofrekventnom aspektu dizajna.
  • Ako se pokaže kritičnim duljina je kraća od izgleda kruga, tada morate koristiti raspored kontrolirane impedancije. To uključuje:
    • Geometriju kolosijeka (širina i visina kolosijeka iznad ravnine tla) kako bi krug dobio definiranu karakterističnu impedansu.
    • Završavanje pokretača i / ili prijemnika karakterističnom impedancijom linije.
Nabavio sam ovu knjigu, ona je apsolutno fantastična. Tek sam u poglavlju 3, ali prva tri poglavlja naučila su me novom materijalu i natjerala me da razmišljam o materijalu koji znam na različite načine.
Gotovo četvrt stoljeća kasnije, priručnik o crnoj magiji i dalje je konačni dio literature na tu temu.
#2
+7
ajs410
2010-05-07 21:37:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koristite puno tlo i ravan snage. Premosnice su ograničene induktivnošću, koja se uglavnom određuje veličinom paketa, tragovima i vijacijama. Dakle, odaberite najmanju veličinu paketa s kojom možete raditi, a zatim odaberite najveći kapacitet koji ne narušava vaš proračun. Ako trebate više zaobilaženja, povećajte veličinu paketa ili dva i dobit ćete najveći kapacitet u tom paketu. Kada spajate kapu na tlo / pogonske ravnine, upotrijebite dvije vijuge s obje strane svake podloge; vias + cap izgledat će nekako poput H.

Dijeljenje ravnina može pomoći u izolaciji analognog i digitalnog presjeka. Nikada ne prelazite podijeljenu ravninu s tragom signala !!! Držite signale dalje od ruba ploče. Signale držite najmanje 2x širine traga kako biste spriječili preslušavanje (ovdje su korisne simulacije). Držite signale pet puta veće od širine traga od jako bučnih signala (tj. Satova) ili izuzetno osjetljivih signala (tj. Analognih ulaza). Ako je potrebno, upotrijebite uzemljene zaštitne tragove oko bučnih / osjetljivih signala. Izbjegavajte zrake i bube s bučnim / osjetljivim signalima.

U idealnom slučaju, osigurajte jednu žicu za uzemljenje po signalu u konektoru. Prekini signale konektora, jer oni vole izbljuvati EMI. Feritne kuglice oko žice mogu pomoći i kod buke konektora. Sprečite da signali prolaze ispod konektora.

Ravno tlo omogućuje vam stvaranje mikrotrakastih tragova koji imaju dobro definiranu impedansu. Također možete koristiti završne otpore ako vam je trag dugačak. Mislim da je opće pravilo za svaki nS vremena porasta, možete prijeći 2,5 "bez završnog otpora.

Koristite IBIS simulacije da biste utvrdili trebaju li vam završni otpornici. Moderni FPGA-i imaju lijepe trikove za to takve stvari; oni mogu kontrolirati snagu izlaznog pogonskog sklopa, ponekad čak i pomoću "Digitalno kontrolirane impedancije" (Xilinx izraz za tehnologiju). IBIS-ove simulacije također pomažu u pronalaženju odgovarajuće snage pogona.

Pogledajte ogroman popis biltena brzih digitalnih dizajna dr. Howarda Johnsona. Zaista sjajno. http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

#3
+5
todbot
2009-11-28 03:17:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Znam vrlo malo o brzom rasporedu. No, tri uobičajene stvari koje sam čuo su: Izbjegavajte prave kutove za tragove signala (oni uzrokuju refleksije), imajte ravninu uzemljenja na što većem dijelu vašeg kruga i pregradite ploču na slične vrste signala brzi digitalni, brzi digitalni, analogni) na različita područja, s "točkama gušenja" u vašoj zemaljskoj ravnini kako bi se smanjile smetnje.

Što se tiče dobrih mrežnih izvora, pretpostavljam da su listovi podataka & dodaci za DSP ili FPGA za koji razmišljate imat će nekoliko dobrih savjeta. Sjećam se da je Xilinx imao dobrih stvari.

Izbjegavanje pravih kutova --- mislite li doslovno praviti zaobljene kutove na tragovima? (Pretpostavljam da to ne može biti ravna crta.)
Mislim da on misli da možete imati kutove samo ne na 90 stupnjeva. Već dugo nisam vidio zaobljene kutove. Ali ako pogledate matičnu ploču na računalu, vidjet ćete i da su svi uglovi mnogo manji od <90 stupnjeva. Ako linija mora ići 90, tada će se često podijeliti na, možda, nekoliko kutova od 30 stupnjeva
Tipična su dva kuta od 45 stupnjeva. Ali upotreba tračnica dalekovoda i pravilan završetak važniji je od stila ugla. Ako nemate prekinute dalekovode, tada različiti kutni stilovi neće imati razlike.
dva kuta od 45 stupnjeva vrlo su česta jer u tragu imaju izvrsna podudarna svojstva, kasnije ću pronaći vodič koji objašnjava koja bi razmatranja dizajna trebala uzeti u obzir da bi se to pravilno učinilo.
Danas sam naletio na neki softver za automatsko usmjeravanje koji u stvari koristi krivulje. http://www.eremex.com/products/topor/competitiveadvantages/uniquefeatures.html
Re: Xilinx, mislim da mislite na xapp623. http://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp623.pdf
Pokazalo se da "nijedan pravi kut" nije mit ako ne radite u 10 s GHz-a ... na primjer http://www.ultracad.com/articles/90deg.pdf
#4
+5
Jason S
2009-11-28 10:56:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Da biste se obratili svojoj aplikaciji, a ne pitanju koje ste izravno postavili (o tome su govorili i drugi odgovori):

DSP od 10 kHz za kontroler petlje nije prebrz. (koristimo upravljačke petlje od 5 ili 10 kHz za kontrolere motora) Pretpostavljam da biste s pristojnim uređajem mogli upravljati s taktom od 40-80 MHz ako je to potrebno, i uredna stvar s novijim serijama DSP-ova i mikrokontrolera je da koriste fazne zaključane petlje (PLL) multiplikatore sata za interno pojačavanje frekvencije takta, tako da izvana zapravo ne trebaju postojati stvarno brzi signali. TI-jeve TMS320F28xx serije DSP-ova (vidi 28044 i 28235) imaju 5x PLL (pola koraka od 0,5x do 5x), tako da možete dobiti sat od 100 MHz s kristalom od 20 MHz.

Za digitalnu stranu , na što trebate pripaziti većinu, osigurajte da za procesor osigurate dobar par ravnina napajanja i uzemljenja i dodajte obilazne kondenzatore što je bliže iglama napajanja procesora. Također, umjesto da samo posipate hrpu kondenzatora od 0,1 uF, upotrijebite razne kondenzatore od 0,1uF, 0,01uF i 0,001uF. Kondenzatori od 0,1uF pružaju više naboja, ali njihova parazitska induktivnost dolazi do izražaja na nižoj frekvenciji od one koju ćete vidjeti na kondenzatoru 0,01uF ili 0,001uF. Posljednja dva neće pružiti toliko naboja, ali će ispravno raditi kao premošćivači koji prelaze na veću frekvenciju. Imali smo dizajn ploče koji je radio, ali imao je umjerenu količinu buke na DSP-ovom analogno-digitalnom pretvaraču. Jedan od naših inženjera zapravo je izvršio neka visokofrekventna mjerenja sondom s optičkim opsegom s "vrhom sonde vještičjeg šešira", izravno s terminalom sonde i prstenom uzemljenja, i modificirao je premosne kondenzatore sve dok nije vidio da se šum napona napajanja dovoljno smanjio.

Analogna u digitalnu pretvorbu bit će najslabije mjesto u vašem sustavu. Vjerojatno se nećete morati previše truditi da bi digitalni sustav funkcionirao u redu. Ali ako ne budete oprezni, na ADC-u ćete dobiti osrednje performanse buke. (Bojim se da nemam puno iskustva s osobnim rješavanjem ovoga; ostali inženjeri u našoj tvrtki upravljaju rasporedom, pa je ovo što vam kažem polovno.) Kako se rukuje zemaljskim avionima nešto je što tvrdi dva odvojena pristupa: treba li koristiti jednu ogromnu zemaljsku ravninu za cijeli sustav, nasuprot dvije zasebne zemaljske ravnine, jednu analognu + jednu digitalnu, povezane zajedno na ADC - prva je dobra za 8-10 bitne sustave i čujem odvajanje digitalnih / analognih područja sklopa je važnije kada dođete do većeg broja bitova (16-bitnih ili više).

Ne štedite na # slojeva ploče. Vaši su zemaljski i pogonski avioni.

Mislim da dsPIC može lako raditi na dvoslojnoj ploči, samo zahtijeva vrlo pažljiv raspored. Vaš je odgovor ipak bio jasan i sažet.
Slažem se. 10kHz stvarno nije tako brz. Imamo 10MIPS PIC18 koji pola svog vremena provode u upravljačkoj petlji od 5 kHz, a ostatak radeći druge stvari. Potreban im je samo takt od 10 MHz, a za dizajniranje velike brzine jedva da postoje posebna razmatranja.
#5
+4
John D
2009-11-28 03:16:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Čitajte na radio stanicama ili potražite operatora dodatne klase koji će vam pomoći. S tim se problemima bavimo cijelo vrijeme na mnogo višim frekvencijama. Također koristimo DSP obradu u gotovo svoj opremi. Isprobajte AARL obrazovne sadržaje na mreži ili QRZ. Probleme nije toliko teško ispraviti, ali ima puno mogućih problematičnih područja na koja treba paziti.
73, KF7BYU

#6
+3
jpc
2010-05-09 03:03:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kao što smo već spomenuli, možete koristiti brzi procesor s PLL-om, a na ploči i dalje imate samo 10 kHz signala + kvarcni oscilator od 12 MHz (blizu CPU-a). To riješiti neće biti problem.

Mnogi su ljudi (uključujući mene) radili 48kHz stereo audio izlaza na ARM7TDMI (u mom slučaju strujeći sa SPI povezane SD kartice). Čak sam vidio i dekodiranje mp3-a u softveru na ARM7 od 50 MHz koji se pokreće iz RAM-a (možda postoje stanja čekanja kada se radi s Flasha).

Možda kupim mbed LPC1768 ploču (100 MHz, vrlo brzi ADC / DAC i PWM) na čipu, jeftino: 50 €) i napraviti prototip? Samo ako to nije dovoljno, počnite se igrati s drugim (skupljim i težim) stvarima.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 2.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...