Jump to content

    
Sign in to follow this  
volgoneft

Не происходит захват частоты ADF5355

Recommended Posts

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).

 

post-62074-1487894927_thumb.png

 

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:

 

post-62074-1487894953_thumb.png

 

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).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Правильный конструктив - как вариант - может быть такой:

 

post-62074-1487894953_thumb.png

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 :)

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this