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¿Cuáles son algunas de las 'trampas' de alta frecuencia, el diseño de la placa?

Me gustaría diseñar un PCB para un bucle analógico controlador.. algo con un A/D, D/A, y el procesador a bordo. (DSP o FPGA, aún no he decidido.) Desde este debe modular las señales analógicas a 10 kHz, se necesita ser bastante un procesador rápido.

Por lo que entiendo, el diseño de un tablero de procesadores que ejecutan por encima de 150 MHz o por lo que puede ser muy difícil debido a problemas de RF. ¿Cuáles son algunos de los consejos que se puede dar en el diseño de una junta? ¿Qué problemas debido a su diseño puede ocurrir? Hay buenos recursos en línea que tienen bases de conocimiento para esto?

Gracias.

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fearphage Puntos 250

A la dirección de la aplicación en lugar de la pregunta que se formula directamente (las otras respuestas han hablado acerca de esto):

10 kHz DSP para un controlador de circuito no es demasiado rápido. (usamos 5 o 10 khz lazos de control para los controladores de motor) Con un dispositivo decente, mi conjetura es que usted debería ser capaz de manejar con una frecuencia de reloj de 40-80MHz si tenía que hacerlo, y lo genial acerca de la más reciente serie de Dsp y de los microcontroladores es que el uso de phase-locked loop (PLL) reloj de multiplicadores para aumentar la frecuencia de reloj internamente, por lo que externamente no, en realidad no se necesita para ser realmente de señales rápidas. De TI TMS320F28xx serie de Dsp (consulte la 28044 y 28235) tienen una 5x PLL (la mitad-a pasos de 0.5 x 5x), así que usted puede conseguir un reloj de 100MHz con un cristal de 20MHz.

Por el lado digital, lo que usted necesita mirar hacia fuera para la mayoría, es asegurarse de que usted proporciona un buen par sólido de poder y de planos de tierra para su procesador, y asegúrese de añadir condensadores de bypass tan cerca como sea posible del procesador de suministro de energía de los pines. También en lugar de simplemente rociando un montón de 0.1 uF condensadores, el uso de una variedad de 0.1 uF, 0.01 uF, y 0.001 uF condensadores. El 0.1 uF condensadores de más carga, pero su inductancia parásita entra en juego en una frecuencia más baja que lo que vas a ver en un 0.01 uF o de 0.001 uF condensador. Estas dos últimas no proporcionan mucha carga, pero funcionará correctamente como las tapas de bypass a una frecuencia más alta. Tuvimos un diseño de la placa que estaba trabajando, pero había una cantidad moderada de ruido en el DSP analog-to-digital converter. Uno de nuestros ingenieros en realidad hizo algunas mediciones de alta frecuencia con un ámbito de aplicación de la sonda con la "bruja sombrero de punta de la sonda off", directamente con la sonda en el terminal y tierra del anillo, y modificado los condensadores de bypass hasta que vio a la fuente de alimentación de voltaje de ruido reducido suficientemente.

La conversión de analógico a digital va a ser el punto más débil en el sistema. Usted probablemente no tendrá que trabajar muy duro para conseguir que el sistema digital que funciona ok. Pero a menos que usted tiene cuidado, usted conseguirá el mediocre rendimiento de ruido en su ADC. (Me temo que no tengo mucha experiencia, personalmente, tratando con esto; otros ingenieros en nuestra empresa controlar el diseño, así que lo que estoy diciendo es de segunda mano.) Cómo manejar los planos de tierra es algo que se sostiene por dos enfoques: si se utiliza un enorme plano de tierra para el sistema en su conjunto, frente a dos planos de tierra separados, uno analógico + digital, atados junto al ADC-el primero está muy bien para 8-10 poco de sistemas, y oigo la separación digital/analógico zonas del circuito es más importante cuando usted consigue a velocidades de bits más cuenta (de 16 bits o superior).

No escatime en número de capas del cartón. Tierra y los aviones de potencia son sus amigos.

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fastcall Puntos 874

Si usted está interesado en digital de alta velocidad, obtener una copia Digital de Alta Velocidad de Diseño.

Puntos clave:

  • El principal factor determinante de que el circuito es el tiempo de subida de la lógica. Incluso si usted opera a una velocidad lenta velocidad de reloj, rápido bordes puede crear problemas.
  • El máximo tiempo de subida de su sistema, a continuación, le da la longitud crítica de su circuito. Esencialmente, si el retardo de propagación de la señal a través de la longitud del circuito es mayor que el tiempo de subida de la señal, lo que usted necesita preocuparse acerca de la de alta frecuencia aspecto del diseño.
  • Si resulta que la longitud crítica es menor que el de diseño de circuitos, entonces usted necesita para utilizar de impedancia controlada de diseño. Esto incluye:
    • La geometría de la vía (ancho de vía y la altura por encima de un plano de tierra) para dar el circuito, se define la impedancia característica.
    • La terminación de los controladores y/o recievers con la línea de impedancia característica.

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JP Richardson Puntos 113

Como ya se ha mencionado usted puede utilizar un procesador rápido con un PLL y tienen todavía su 10kHz señales + a 12 mhz del oscilador de cuarzo (cerca de la CPU) en su junta directiva. Para poner esto no será un problema.

Muchas personas (me incluyo) no 48 khz estéreo, salida de audio de un ARM7TDMI (streaming desde un SPI conectado a la tarjeta SD en mi caso). Incluso vi mp3 descodificación en el software de 50MHz ARM7 se ejecuta desde la RAM (puede ser de esperar de los estados, cuando de trabajo de Flash).

Tal vez comprar un mbed LPC1768 de la junta (100MHz, muy rápido ADC/DAC y PWMs en el chip, barato: 50€) y hacer un prototipo? Sólo si esto no es suficiente empezar a jugar con otros (más costoso y difícil) cosas.

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Duncan Smart Puntos 9195

Utilice una tierra y poder avión. Las tapas de Bypass están limitados por la inductancia, la cual está principalmente determinado por el tamaño del paquete, los seguimientos y las vias. Por lo que elegir el paquete más pequeño de tamaño que se puede trabajar con, a continuación, ir a por el más grande de la capacitancia que no rompa su presupuesto. Si usted necesita más pasar por alto, ir hasta un tamaño de paquete o dos y obtener la mayor capacidad en el paquete. Cuando se conecta la tapa a la tierra/los aviones de potencia, el uso de dos vias en cualquiera de los lados de cada pad; vias + tapón de la mirada algo como una H.

La división de los aviones pueden ayudar a aislar el analógico y el digital secciones. Nunca cruzar un plano de división con una trayectoria de señal!!! Mantener las señales de distancia desde el borde de la junta. Mantener las señales de al menos 2x ancho de traza aparte para evitar la diafonía (simulaciones son útiles aquí). Mantener las señales de 5x ancho de traza lejos de muy ruidosas señales (por ejemplo, relojes) o extremadamente sensibles a las señales (es decir, entradas analógicas). Uso de la tierra de la guardia huellas alrededor de ruidoso/sensibles a las señales si es necesario. Evitar las vias y talones con ruidoso/sensibles a las señales.

De forma ideal, un cable a tierra por la señal en un conector. Terminar el conector de las señales, porque les gusta vomitar EMI. Las cuentas de ferrita alrededor del alambre puede ayudar con conector de ruido, demasiado. Mantener las señales de ir por debajo de los conectores.

El plano del suelo permite crear microstrip huellas, que tiene una bien definida de la impedancia. También puede utilizar resistencias de terminación si la traza es largo. Creo que la regla general es que todos los nS de tiempo de subida, usted puede ir de 2.5" sin una resistencia de terminación.

El uso de IBIS simulaciones para determinar si usted necesita resistencias de terminación. Moderno FPGAs tienen buenos trucos para este tipo de cosas; ellos pueden controlar su salida del controlador de la fuerza, a veces incluso con un "Digitalmente de Impedancia Controlada" (Xilinx plazo para la tecnología). IBIS simulaciones de ayuda aquí, también, al calcular la correspondiente unidad de fuerza.

Retirar el Dr. Howard Johnson gigantesca lista de Digital de Alta Velocidad de Diseño de boletines de noticias. Verdaderamente impresionante. http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

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Jon Tackabury Puntos 10999

Leer sobre el jamón de radio o encontrar un Extra de Clase operador para ayudar. Hemos de lidiar con estos problemas todo el tiempo en frecuencias mucho más altas. También utilizamos el procesamiento DSP en casi todos los de nuestro equipo. Pruebe el AARL educación de cosas por internet, o QRZ. Los problemas no son difíciles de corregir, pero hay un montón de posibles áreas problemáticas a tener en cuenta.
73, KF7BYU

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