[Mysteo 0]

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

 

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

Низ

Spoiler

 

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 )

Изменено 25 июля, 2019 пользователем Mysteo

[MikleKlinkovsky 5]

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?

[AlexandrY 3]

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.  

[Mysteo 0]

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

[AlexandrY 3]

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. 

[Aner 4]

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.

[=AK= 12]

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.

[AlexandrY 3]

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. 

[Mysteo 0]

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

 

Более развернуто

Spoiler

 

Изменено 26 июля, 2019 пользователем Mysteo

[Mysteo 0]

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. 

Изменено 26 июля, 2019 пользователем Mysteo

[Mysteo 0]

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

Изменено 26 июля, 2019 пользователем Mysteo

[MikleKlinkovsky 5]

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.

[Mysteo 0]

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) 

Изменено 26 июля, 2019 пользователем Mysteo

[Mysteo 0]

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

[=AK= 12]

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.