[Chenakin 12]

Надо полностью разделять земли у синтезаторов.

Весьма ценное замечание, если его правильно интерпретировать. Во-первых, земля у синтезатора (многослойная плата) обычно внутри между слоев, а не снаружи, и ни на обратной стороне. Соответственно, разделение земель – это физический разрыв – т.е. вырез в печатной плате.

 

У меня "борода" была и при неактивном интерфейсе- просто лезло с ПЛИС через эти выводы. После этого добавили цифровые изоляторы и получили палки на частоте внутреннего генератора изолятора. Две итерации плат отправились в мусорку. Потом поставили EMI supressor, но потеряли скорость SPI. В параноидальном варианте был мелкий микроконтроллер на каждый синтезатор, который после программирования синтезатора отправляли спать и вырубали клок. А кому удалось решить проблему наводок по цепям управления?

В 99% решение проблемы наводок (по управлению, питанию и т.д.) – это грамотный выбор конструктива и разводки печатной платы. В каких-то уж совсем экстраординарных случаях можно применить следующее:

 

1. Поставить строенный ключ (Clock, Data, CS), который будет обрубать цепи управления по постоянке (мегагерцы), когда они не используются.

2. В эти цепи (Clock, Data, CS) включить по LFCN-у, который (если правильно выбран) будет блокировать СВЧ и не обрезать фронты.

 

Но это всё навороты, за которые я бью по рукам. Единственное исключение – это когда дизайн совсем новый и хочется обезопаситься от всего на свете, чтобы легче было привести плату в чувство. Потом на след. итерации это всё убирается. Повторяю, ключ к решению проблемы – грамотный конструктив. Чтоб не быть голословным – вот классический пример, как не надо делать (но почему-то именно все так и делают).

 

 

И импульсный источник питания, и управление – всё на одной плате, разделение - полосками виасов, зажатых между половинками корпусов. Увы, это не земля. Это пародия на землю и, соответственно, от сюда проистекают все выше озвученные проблемы.

 

Правильный конструктив - как вариант - может быть такой:

 

 

Одна плата – питание + управление. Вторая – RF. Всё доставляется непосредственно в нужные точки с помощью EMI feed thrus. По габаритам – примерно одно и тоже. Только уходят все проблемы с питанием, управлением и т.д. за счет правильно организованной земли и экранировки.

 

Надеюсь LDO HMC1060 отдельный на каждый синтезатор, а не общий для всех "нескольких" ?

Это не криминал. Один импульсник + одна общая очистка на все синтезаторы (не LDO, а самодельный на операционнике, чтобы обеспечить spur suppression), а далее - размножение на 0.033 мкф feed thrus (конструктив см. выше)

 

ПС: не пользуюсь PLL внутри ПЛИС. Это адовый источник спуров на всю плату.

Опять, никакого криминала, если ПЛИС на отдельной плате (т.е. земли действительно разорваны, а точки соединения расфильтрованы).

[khach 33]

Правильный конструктив - как вариант - может быть такой:

 

Абсолютно согласен с таким конструктивным "бутербродом". Вот только бывает его трудно реализовать, если размер и конструктив материнской платы уже задан. Проблемы бывают в нахождении коротких EMI feed thru, например чтобы уместиться в 3 мм слоя алюминия ( на более толстый нет места по габаритам и массе). Мы даже как то пробовали изобразить вертикальный EMI feed thru в многослойной плате, в утолщенном виасе. Но это конечно был колхоз и шаманство- запихивать вертикально ferrite bead в отверстие в плате.

 

Применение развязки питаний и шин управления на LFCN- ах тоже поддерживаю, но тут проблема в том, что нагрузки этих цепей совсем не 50-омные, а LFCN-ы имеют нормированные характеристики именно при согласованной 50 омной нагрузке.

Ключи по цепям управлений с изоляцией СВЧ наводок обычно не справляются- у них подавление в разомкнутом состоянии на частотах выше 1 ГГц достаточно малое - 15 20 дб макс. Ну и постоянные проблемы с пересинхронизацией SPI при переключении ( иголки на клоках).

Скажем так, проблема cross-talk между синтезаторами существует, как ее решать, чтобы не высадить весь бюджет разработки на фильтрацию- вопрос открытый.

ЗЫ. По поводу "бутерброда" - не подскажи те ли ссылки на видеоуроки по использованию популярных CADов для такого проектирования? Потому что есть проблема обучать разводчика плат работать с механическим слоем (слоями) для алюминиевого разделителя и не вылезти за ограничения ЧПУ станка ( диаметры фрез, толщина стенок итд). Т.е приходится менять философию разводки. Особенно если верхнюю (ВЧ) и нижнюю ( цифра и питание) платы разводят два разных человека- согласование позиций feed thru превращает разработку в балаган.

[Corner 0]

Такая разводка избыточно сложная. Достаточно посадить узлы каждый в свою "ванну" из земли, а сигналы продернуть во втором слое. Каждая "ванна" отдельно подключается к общей земле. Переходных не жалеть.

Для изоляции достаточно RC цепочек, в которых емкость в собственном резонансе на базовых частотах синтезатора.

[VCO 0]

Такая разводка избыточно сложная. Достаточно посадить узлы каждый в свою "ванну" из земли, а сигналы продернуть во втором слое.

ГОЧ лучше всего делать отдельным устройством в отдельном корпусе, с отдельным каналом питания.

ЛС в канале питания как правило - обязателен. Никаких ШИМ, ЧИМ, ЧШИМ или автогенераторов!!!

[rloc 43]

Добавлю свои пять копеек.

 

А кому удалось решить проблему наводок по цепям управления?

В целом подход как у Александра:

1. Поставить строенный ключ (Clock, Data, CS), который будет обрубать цепи управления по постоянке (мегагерцы), когда они не используются.

2. В эти цепи (Clock, Data, CS) включить по LFCN-у, который (если правильно выбран) будет блокировать СВЧ и не обрезать фронты.

 

Но это всё навороты, за которые я бью по рукам.

Первым пунктом ставлю логику без клока с минимальными емкостями по входу и выходу, соответственно лучшей развязкой между входом и выходом на высокой частоте (если память не подводит - из серии AUP). Во втором пункте - аналог LFCN, но в более компактном исполнении, Murata например. Если управление с FPGA, без таких наворотов к сожалению не обойтись. Размышления такие - на низких частотах работает логика (ключевой режим), на высоких - ФНЧ.

От DC-DC развязка - разделением земель, после DC-DC - LDO по аналоговым питаниям.

[ScrewDriver 0]

А кому удалось решить проблему наводок по цепям управления?

Ставлю по шине управления BC847 как инвертирующие ключи, за ними следом 10 пик на землю. В отсутствии сигнала в шине транзисторы заперты и неплохо подавляют помеху на единицах и десятках мегагерц, дальше вступают конденсаторы.

Совсем дорого-богато было бы ставить оптронную развязку, но такой необходимости пока не возникало.

[Chenakin 12]

Проблемы бывают в нахождении коротких EMI feed thru, например чтобы уместиться в 3 мм слоя алюминия ( на более толстый нет места по габаритам и массе).

Получите и распишитесь. 110 mils ~ 2.8 мм. Видел и поменьше где-то.

 

PXSWeb_000.pdf

Ключи по цепям управлений с изоляцией СВЧ наводок обычно не справляются

Комбинация - ключи на низкой частоте, ФНЧ (того или иного типа, пусть тот же одиночный, но правильно выбранный конденсатор вкупе с внутреннем сопротивлением ключа) на RF.

 

Ну и постоянные проблемы с пересинхронизацией SPI при переключении ( иголки на клоках).

Не забудьте pull-up/down резисторы с небольшой емкостью.

 

ЗЫ. По поводу "бутерброда" - не подскажи те ли ссылки на видеоуроки по использованию популярных CADов для такого проектирования?

Нет, сейчас в это не вникаю. Помню делали и в Автокаде, и в Солидворксе.

 

Особенно если верхнюю (ВЧ) и нижнюю ( цифра и питание) платы разводят два разных человека- согласование позиций feed thru превращает разработку в балаган.

О, как это знакомо! Особенно если добавить ещё и третьего на проектирование корпуса. Тут ничего не поделаешь, кого-то приходится назначать любимой женой :)

 

 

[khach 33]

Получите и распишитесь. 110 mils ~ 2.8 мм. Видел и поменьше где-то.

Спасибо, попробуем и эти. Тут еще есть проблема- если плата слишком близко расположена к феедтру, то начинает крошиться изолятор феедтру даже при минимальной несоосности. Приходилось или увеличивать диаметр отверстия под вывод феедтру чтоб перед запайкой вывод разместился как ему удобнее, или давать больший зазор между феедтру и платой, например если в плату запаивались пружинные цанги под выводы феедтру для разбирабельности конструкции.

Вот еще вопрос, раз разговор зашел за развязку - в одном из синтезаторов на базе ADF была попытка контролировать величину Vtune внешним АЦП, чтобы учесть уход VCO на границу поддиапазона. Постоянно вычитывать внутренний АЦП ( даже если это возможно как в МАХ2870) создавало цифровой флуд на шине управления и портило спектр. Буферирование Vtune повторителем на ОУ тоже портило спектр. Был вариант с отключаемым монитором на герконовом реле. Работало. Что еще можете посоветовать для такой невралгической цепи? Не мониторить и ждать потери захвата- не выход, т.к синтезатор использовался с переменной Fref.

 

[rloc 43]

Если автор темы не против нескольких сопутствующих вопросов по ЭМС, то продолжим.

 

Получите и распишитесь. 110 mils ~ 2.8 мм. Видел и поменьше где-то.

Какие терминалы для PCB можно использовать? Интересны сквозные, допускающие большой ход по высоте и установку с разных сторон. И какие возможны варианты коаксиальных переходов для передачи СВЧ с одной стороны бутерброда на другой при заданной толщине, в том числе 2.8 мм?

 

Буферирование Vtune повторителем на ОУ тоже портило спектр.

На FET или BJT был вход усилителя?

[khach 33]

На FET или BJT был вход усилителя?

JFET ставили- низкие шумы, низкий входной ток. Тяжело только было 3-вольтовый по питанию найти, чтобы лишние напряжения не плодить. Если точно помню, в макете был AD823. Был и вариант с внешним jfet транзистором в качестве повторителя.

Для печатных плат делали feedthru по мотивам https://www.google.com/patents/US6765779 или виасы с радиалстабами во внутренних слоях.

Про вот такой фильтр только читал https://www.google.ch/patents/US20110017504 в реале не нашел. Там по ссылкам "Z-directed pass-through components for printed circuit boards" еще куча вариантов конструкции.

[Chenakin 12]

Какие терминалы для PCB можно использовать? Интересны сквозные, допускающие большой ход по высоте и установку с разных сторон.

В зависимости от типа feed thru. Например, такая комбинация:

f1.pdf f2.pdf

или давать больший зазор между феедтру и платой, например если в плату запаивались пружинные цанги под выводы феедтру для разбирабельности конструкции.

Ещё один приём (чтобы не увеличивать размер по высоте) – утопить цангу в плате. В многослойке отверстие делается двухуровневым (это обычная технологическая операция в производстве PCB), так что цанга ложится заподлицо с обратной стороны платы.

 

И какие возможны варианты коаксиальных переходов для передачи СВЧ с одной стороны бутерброда на другой при заданной толщине, в том числе 2.8 мм?

Я противник таких переходов. Но если надо 2.8 мм именно на таких же feed thru, то берете 0-омную, надеваете на нее тефлоновую трубочку и высверливаете отверстие в корпусе под 50-омный коаксиал. Ну и, конечно, есть масса готовых 50-омных коаксиальных разъемов-защелок. Тип и размеры с ходу не вспомню. Повторяю, я не сторонник этого.

 

с одной стороны бутерброда

Бутерброд – это не очень удачное определение, т.к. именно так (sandwich) называют конструкцию, когда одна плата зажимается между двумя половинками корпуса (т.е. самое плохое, что только можно придумать с точки зрения EMI). Новое определение за Вами :)

 

Буферирование Vtune повторителем на ОУ тоже портило спектр. Был вариант с отключаемым монитором на герконовом реле. Работало. Что еще можете посоветовать для такой невралгической цепи? Не мониторить и ждать потери захвата- не выход, т.к синтезатор использовался с переменной Fref.

Избегать невралгии. Vtune является второй (по критичности) точкой в синтезаторе. По этому её трогать не стоит. Вообще. Если не мониторить никак нельзя, то делать это в другом месте и/или другим способом. Например, снимаете сигнал с ГУН-а через НО и делитель (наверняка это у Вас уже присутствует) и подаете на вход дополнительного DDS (коэф. деления любой, главное не переходить макс. клока для DDS). А вот DDS перепрограммируете каждый раз (синхронно с управлением синтезатора) таким образом, чтобы для любой данной частоты синтезатора он выдавал какую-то фиксированную частоту (10 МГц, 100 и т.д. – не суть важно). А далее мониторите эту фиксированную частоту тем или иным способом. Хотите "неограниченную" точность, собираете простенький частотометр на ПЛИС. Или же просто ставите полосовой фильтр и мониторите напряжение на его выходе (есть захват / нет захвата). Ну и, конечно, никаких герконов. Это уже совсем анахронизм.

[rloc 43]

Но если надо 2.8 мм именно на таких же feed thru, то берете 0-омную, надеваете на нее тефлоновую трубочку и высверливаете отверстие в корпусе под 50-омный коаксиал.

Честно, я тоже не сторонник такой комбинации, нет уверенности в землянном контакте печать-перегородка. Знаю 2-3 фирмы, делающие боард-ту-боард коаксиальные разьемы, но они устанавливаются с обратной стороны и их не утопишь..

 

Ещё один приём (чтобы не увеличивать размер по высоте) – утопить цангу в плате. В многослойке отверстие делается двухуровневым (это обычная технологическая операция в производстве PCB), так что цанга ложится заподлицо с обратной стороны платы.

Backdrilling? Без металлизации, пайка со стороны компонентов? Задам еще уточнющий вопрос, в голове пока с трудом укладывается технологическая цепочка. Терминалы должны выступать с лицевой стороны платы и пайка отдельной операцией вручную? Или, второй вариант, - вставляются с натягом с пастой и пайка со всеми компонентами вместе?

[Chenakin 12]

Backdrilling? Без металлизации, пайка со стороны компонентов? Задам еще уточнющий вопрос, в голове пока с трудом укладывается технологическая цепочка. Терминалы должны выступать с лицевой стороны платы и пайка отдельной операцией вручную? Или, второй вариант, - вставляются с натягом с пастой и пайка со всеми компонентами вместе?

Нет, отверстие (с двумя разными диаметрами) полностью металлизированное. Кстати, кромка платы тоже металлизируется. В технологическую цепочку, честно говоря, не вникал, это уже дело тех, кто изготавливает платы и потом их набивает. Для меня главное подтвердить, что (1) операция стандартная и (2) стоит недорого. Тогда я даю добро на использование, а вот все нестандартные технологические операции зарубаю на месте.

 

 

[khach 33]

Нет, отверстие (с двумя разными диаметрами) полностью металлизированное. Кстати, кромка платы тоже металлизируется. В технологическую цепочку, честно говоря, не вникал

Только с нас в этом случае содрали как за платы со слепыми виасам. Т.е сверловка происходит до склеивания пакетов. Рант цанги прячется внутрь отверстия и не упирается в изолятор фидтру. Кстати, неплохо около каждого контакта фидтру делать в плате пару отверстий для сьемника, чтобы расцепить цангу и фидтру в случае необходимости. А то по началу платы 0.8 мм ломали при пробе расцепить их.

 

Vtune является второй (по критичности) точкой в синтезаторе. По этому её трогать не стоит. Вообще. Если не мониторить никак нельзя, то делать это в другом месте и/или другим способом. Например, снимаете сигнал с ГУН-а через НО и делитель (наверняка это у Вас уже присутствует)

Тут проблема в том, что надо мониторить не частоту, а напряжения в смысле подхода к границам поддиапазона. Частота то все время одинаковая, пока петля в захвате. Начальная калибровка границ поддиапазонов и составление таблиц не спасает ситуацию, т.к с прогревом микросхемы границы поддиапазонов ползут. Вот интересно, по мотивам AN-1381 можно ли вычитать значение внутреннего АЦП?

 

[vfo 0]

А если мониторить напряжение не на Vtune непосредственно, а на конденсаторе пропорционально-интегрирующего фильтра? Включив этот конденсатор так, чтобы один из его выводов был на земле. Да ещё и сигнал снимать через большое сопротивление. Влияние должно существенно уменьшиться.