Jump to content

    

Разводка печатной платы с ESP-12F (Wi-Fi Module)

Здравствуйте! Сделал макетные платы будущего устройства. В девайсе микроконтроллер STM32L100 , ESP12F (ESP8266), УНЧ микрофона и УНЧ D класса для динамика. Все функционирует как надо. Но вот при включении и работе Wi-FI по всем линиям питания помехи. 
До этого я никогда не разводил платы.  Хотелось бы устранить их в будущем. Я сначала подумал что это из-за того что я УНЧ динамика запитал от того же стабилизатора, что и Wi-Fi модуль. Потом переделал, но щелчки никуда не ушли.

Как избавиться от  данных скачков напряжения при работе Wi-Fi 
 

Spoiler

image.png.e15a0041080e9dcb98ba3dad4a71f6f5.png

 

Можно ли будет избавиться от данного недуга при двухсторонней разводке?
Нужно ли будет применять защитные экраны ?
Вообще посоветуйте , что нибудь почитать на данную тему какие нибудь полезные ссылки.

Я когда разводил печатку соблюдал следующие правила:
фильттрующие конденсаторы по питанию  как можно ближе к выводам микросхем, цепь питания не должна образовать замкнутого контура, аналоговую землю с цифровой соединил в одной точке, ближе к стабилизаторам питания.

Вот сама макетная плата:

Верх:

Spoiler

1.png.0b88a55cc6ade0245200807afafb2a0b.png


Низ

Spoiler

2.png.e239802226376e6bcd8e00ec880d2018.png

 

Это моя первая печатная плата и в некоторых местах соединил земляные выводы с земляными полигонами не через дорожки, а напрямую , что совсем плохо при пайке было )

Edited by Mysteo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Отрезайте оба ваши питания, особенно 3,3, что почти от модуля уходит вниз, отрезайте землю эту слева, между полигонами.
Берите пары проводов (можно свить) и припаивайте от выходных кондёров (а не от дросселя) к кондёрам важных потребителей в нижней части.
GNDA, видимо, с проца тоже отрезать и тащить от земли источника измеряемого сигнала. В питание VDDA мелкий дроссель.

По входу питания жирный электролит, по входу УНЧ D я бы тоже жирный электролит (lo esr) поставил вместе с керамикой.

И от линейников потом тоже можно земли проводами уложить от кондёров стабилизаторов до потребителей, прямо вдоль дорожек питания.

 

А там, по результатам вам и на вторую серию насоветуют. :)


PS не знаю сколько такой вайфай модуль жрёт, но одной керамики ему может быть мало. Что в апликухе про его питание пишут?

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, Mysteo said:

Я когда разводил печатку соблюдал следующие правила:
фильттрующие конденсаторы по питанию  как можно ближе к выводам микросхем, цепь питания не должна образовать замкнутого контура, аналоговую землю с цифровой соединил в одной точке, ближе к стабилизаторам питания.

Похоже вы уже полезное все почитали раз так тщательно отнеслись к цепям питания. 
Но аналоговую землю с цифровой соединяют вблизи главного аналого-цифрового компонента: микроконтроллера, кодека, внешнего АЦП ... 
Если таких несколько, то делают несколько аналоговых земель. А лучше просто пространственное разделение аналоговой части и цифровой. 
Стабилизатор ставить на аналоговую часть
И не факт что скачки напряжения являются причиной шумов. Скорее это детектирование частоты 2.4 ГГц
 

6 hours ago, Mysteo said:

Можно ли будет избавиться от данного недуга при двухсторонней разводке?

Но ведь у вас и так 2-стороння плата или как понять вопрос? 
По честному такие вещи делают строго в 4-х слоях со слоем земли, а лучше двумя слоями. Они и должны быть экранами.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, AlexandrY said:

Но ведь у вас и так 2-стороння плата или как понять вопрос? 

 

Я имел в виду можно ли избавиться будет от данных скачков при двухстороннец разводке. Или придется делать 4х слойку. Просто настаивают , чтобы 2 слоя было. 

5 hours ago, MikleKlinkovsky said:

Отрезайте оба ваши питания, особенно 3,3, что почти от модуля уходит вниз, отрезайте землю эту слева,

Попробую. Я сегодня отрезал питание к U6 и отдельным источником запитывал, помеха все равно осталась. Завтра попробую так как вы сказали сделать

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Mysteo said:

Я имел в виду можно ли избавиться будет от данных скачков при двухстороннец разводке. Или придется делать 4х слойку. Просто настаивают , чтобы 2 слоя было. 

Без шансов. Частота 2,4 ГГц - эт не шутка.
Без плэйна (сплошного и без разрывов слоя) земли у вас нет шансов подавить детектирование частоты 2.4  ГГц  аудио микросхемами и микрофоном. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Разводка с кучей ошибок как по GND, по питанию, по сигналам. Отсюда и результат. Проект совсем не простой по разводке, ... программисты и начинающие такие результаты имеют. Совет осваивать основы правил разводки RF цепей и тп. иначе будет повтор того что есть.

45 минут назад, AlexandrY сказал:

Без шансов. Частота 2,4 ГГц - эт не шутка.
Без плэйна (сплошного и без разрывов слоя) земли у вас нет шансов подавить детектирование частоты 2.4  ГГц  аудио микросхемами и микрофоном. 

Совсем неверный совет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 hours ago, Mysteo said:

Здравствуйте! Сделал макетные платы будущего устройства. В девайсе микроконтроллер STM32L100 , ESP12F (ESP8266), УНЧ микрофона и УНЧ D класса для динамика. Все функционирует как надо. Но вот при включении и работе Wi-FI по всем линиям питания помехи. 
До этого я никогда не разводил платы.  Хотелось бы устранить их в будущем. Я сначала подумал что это из-за того что я УНЧ динамика запитал от того же стабилизатора, что и Wi-Fi модуль. Потом переделал, но щелчки никуда не ушли.

Непонятно почему вы решили что проблема в разводке. Я на вашей плате не вижу ни одного электролита, вообще. А ESP8266 в момент передачи потребляет по 0.5 А короткими импульсами. Может, у вас просто питание просаживается.

Рядом с выводами питания ESP-12 должен стоять электролит, как минимум 470 мкФ. Поскольку у вас звуковое устройство, я бы этот электролит поставил побольше, 2200 мкФ, и вообще наставил бы электролитов в питании по всей плате.

9 hours ago, AlexandrY said:

Без шансов. Частота 2,4 ГГц - эт не шутка.
Без плэйна (сплошного и без разрывов слоя) земли у вас нет шансов подавить детектирование частоты 2.4  ГГц  аудио микросхемами и микрофоном. 

Я без малейших проблем работаю на 2-слойных платах с ESP-12. Правда, микрофона нет, зато есть 12-битный АЦП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
39 minutes ago, =AK= said:

Рядом с выводами питания ESP-12 должен стоять электролит, как минимум 470 мкФ. Поскольку у вас звуковое устройство, я бы этот электролит поставил побольше, 2200 мкФ, и вообще наставил бы электролитов в питании по всей плате.

Электролиты могут вызвать нестабильную работу DC/DC. И вообще за стабильное питание отвечает стабилизатор, а не электролиты. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, Aner said:

программисты и начинающие такие результаты имеют

 

Да все верно. я программист встраиваемых систем, а мне пришлось заниматься проектированием схемотехники и печатки вдобавок )
 

1 hour ago, =AK= said:

Я на вашей плате не вижу ни одного электролита, вообще.

Схемотехнику делал по даташитам, брал микруху , смотрел рекоммендуемую обвязку, там электролитов не было. Что-то я упустил данный момент.

54 minutes ago, AlexandrY said:

Электролиты могут вызвать нестабильную работу DC/DC. И вообще за стабильное питание отвечает стабилизатор, а не электролиты. 

 

Что то меня все запутали, одни говорят одно, другие другое ) . 

Я бы поверил что стабилизатор не справляется. Но если запитывать каждый потребитель от мощоных блоков питаний, то данные пощелкивания все равно по всей плате проходят.

Отрезал все земли и питающие дорожки у микросхем и соединил напрямую проводами от блоков питаний, щелчки еще громче стали. 

Опять взял не отрезанную плату начал смотреть что происходит везде. По входу питания , до DC-DC преобразователей больше всего эта помеха фигачит, до 200мВ скачки, после стабилизаторов в пределах 50мВ


Нижний сигнал, это сигнал по входам DC-DC преобразователей.
Верхний сигнал это с выходов стабилизаторов, соответственно такая же картина и на питающих ножках микросхем. 

Spoiler

image.png.959db2c6201a98a45e5328b0f0ce5ed5.png

 

Более развернуто

Spoiler

image.png.aee010fec859397dcf09834be732bc71.png

 

Edited by Mysteo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кстати если щупом осциллографа ткнуть в землю рядом с блоком питаний, то все ок, а если в землю на плате, то там такие же скачки до 50мВ как на осциллограмах 

отрезал дорожки питания микрух и от блоков питаний питал микрухи, картина еще хуже становилась. 

Edited by Mysteo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Поставил электролит , около Wi-Fi щелчки практически исчезли, ура ура ура. Все же я считаю что дело в разводке печатной платы. 
Потому что DC-DC стабилизатор я взял с запасом. На отладочной плате с Wi-Fi STM32L4 я вообще никаких электролитов не вижу и номиналов больше чем 10uF smd конденсаторов.

А электролит пришлось здоровый ставить 470uF.


Короче ничего не понимаю. Если дело в просадке из-за того, что стабилизатор не верно подобран, почему проблема сохраняется, если я обрываю землю и питание от Wi-Fi модуля, кидаю питание от отдельноог источника питания(БП или батарейки) 
И все равно проблема проявляется, но как только ставлю 470uF около питающей ножки модуля, то проблема практически исчезает

 

ДополняЮ))) обрадовался что 470uF помогает, а он помогает не на всхе платах, кроме того, некоторые платы и без электролитов работают вообще полностью без щелчков всяких и наводок

Edited by Mysteo

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Mysteo said:

Отрезал все земли и питающие дорожки у микросхем и соединил напрямую проводами от блоков питаний, щелчки еще громче стали.

Ключевое слово "Все"...  Вместо того что бы уменьшить площади замкнутых контуров протекания токов питания и площадей между питанием и сигналами, вы их где-то увеличили. И отрезанные куски могли превратить в антенны.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Понял, ладно буду эксперементировать, какая-то чертовщина творится, где то помогает электролит от пульсаций, где-то пульсаций изначально нет, а где-то не помогает вообще, только высокочастотный шум по питанию прибавляет. 
Думаю надо полностью отмыть платы от флюса для начала, хоть он и безотмывочный якобы.

Из десяти плат только на 1 электролит помог) 

Edited by Mysteo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Заменил Wi-Fi модули на другие, от других китаез, проблемы тоже исчезли, правда у меня только 2 модуля таких было.......

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Mysteo said:

Схемотехнику делал по даташитам, брал микруху , смотрел рекоммендуемую обвязку, там электролитов не было. Что-то я упустил данный момент.

По даташитам схемотехнику рисковано делать. Одни производители дают "усредненно-оптимальный" вариант применения, другие - минимальный, третьи - вообще абстрактно-теоретический, не имеющий отношения к жизни.

Есть книги: Титце-Шенк, Горовиц-Хилл. Их надо знать. Они учат не только схемотехнике, но и здравому смыслу, что важнее.

Quote

Что то меня все запутали, одни говорят одно, другие другое ) . 

Вашу задачу здесь никто кроме вас не знает. По скудным данным, которые вы сообщили, и по беглому прочтению наискосок, каждый представляет вашу задачу по-своему. Плюс у каждого свой опыт и свои тараканы в голове.

Quote


Я бы поверил что стабилизатор не справляется. Но если запитывать каждый потребитель от мощоных блоков питаний, то данные пощелкивания все равно по всей плате проходят.

Угу. Только мощный источник вы подключаете с одного конца платы проводами неизвестной длины и сечения, а мощный потребитель - ESP-12 - находится на другом конце платы.

ESP должен свои полампера в течении примерно 10 мс брать от электролита, который стоит рядом с его ногами. Чтобы эти полампера не циркулировали по всей плате, создавая провалы в питании и скачки потенциалов в землях.  А чтобы дать полампера в течении 10 мс емкость должна быть большая. 470 мкФ - это самый минимум. И керамика 100 нФ ему в параллель тоже нужна, конечно.

1 hour ago, Mysteo said:

Заменил Wi-Fi модули на другие, от других китаез, проблемы тоже исчезли, правда у меня только 2 модуля таких было.......

Пиковый nок потребления ESP-12 зависит от того, насколько хорошо настроена его антенна. Пресловутые 0.5 А наблюдались на более старых ESP-12E когда его антенна лежала на "материнской" ПП. А для более новых ESP-12S с антенной, "висящей в воздухе", пиковые токи были вдвое меньше. Потому что кусок ПП толщиной 1.6 мм с диэлектрической постоянной 4.7 вплотную к антенне - это совсем не то же самое, что воздух с диэлектрической постоянной 1. Вполне очевидно, что производитель настраивает антенны своих модулей в воздухе, а не лежащими на другой ПП.

4 hours ago, AlexandrY said:

Электролиты могут вызвать нестабильную работу DC/DC. И вообще за стабильное питание отвечает стабилизатор, а не электролиты. 

Выбросьте в топку такой DC/DC.

Стабилизатор отвечает только за стабильное напряжение на своих выходных клеммах. А за отсутствие щелчков за счет импульсных токов, циркулирующих по длинным контурам земли и питания, он ни разу не отвечает.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now