हाई-फ़्रीक्वेंसी बोर्ड डिज़ाइन के कुछ 'गोच' क्या हैं?

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मैं एक एनालॉग लूप नियंत्रक के लिए एक पीसीबी डिजाइन करना चाहता हूं .. एक ए / डी, डी / ए, और बोर्ड पर प्रोसेसर के साथ कुछ। (या तो डीएसपी या एफपीजीए, मैंने फैसला नहीं किया है।) चूंकि इसे 10 kHz पर एनालॉग संकेतों को संशोधित करना चाहिए, इसलिए इसे काफी तेज प्रोसेसर होना चाहिए।

जो मैं समझता हूं, 150 मेगाहर्ट्ज से ऊपर के प्रोसेसर के लिए एक बोर्ड डिजाइन करना या आरएफ समस्याओं के कारण बहुत चुनौतीपूर्ण हो सकता है। इस तरह के बोर्ड को डिजाइन करने में आप क्या सलाह दे सकते हैं? लेआउट के कारण क्या समस्याएं हो सकती हैं? क्या कोई अच्छा ऑनलाइन संसाधन है जिसके पास इसके लिए ज्ञान के आधार हैं?

धन्यवाद।

board layout pcb

— स्टीव
स्रोत

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क्या आप सुनिश्चित हैं कि आपको बहुत प्रसंस्करण गति की आवश्यकता है? 10 kHz बहुत तेज ध्वनि नहीं करता है। शायद ARM7 या dsPic जैसा कुछ पर्याप्त होगा।

— क्लिंट लॉरेंस

नियंत्रण लूप के विवरण और आवश्यकताओं पर निर्भर करता है: इनपुट मार्जिन से नियंत्रण एल्गोरिदम के आउटपुट तक विलंबता प्रभावित होती है। यदि सिग्नल प्रोसेसिंग जटिल है, तो यह सरल होने की तुलना में अधिक चक्र लेगा। यदि चरण मार्जिन आवश्यकताएं कठोर हैं, तो आपके पास कम समय उपलब्ध होगा। सीपीयू शक्ति के एक अधिशेष के साथ एक बोर्ड को डिजाइन करने के लिए बेहतर है, एक बोर्ड को घाटे की एक बिट के साथ डिजाइन करने की तुलना में, जैसा कि आप हमेशा चीजों को धीमा कर सकते हैं।

— जेसन एस

धन्यवाद, यह सच है, इस अनुप्रयोग में समय महत्वपूर्ण है। मैं इसे प्राप्त नहीं करना चाहता था, लेकिन वास्तव में आउटपुट की गणना एक नमूने के समय के भीतर की जानी चाहिए, इसलिए विलंबता प्रमुख है।

— स्टीव

स्टीव: एक नमूने के समय में आउटपुट की गणना नहीं करना काफी मुश्किल है क्योंकि इसका मतलब है कि आप अब वास्तविक समय नहीं हैं और कुछ भी नियंत्रित नहीं कर पाएंगे।

— jpc

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यदि आप हाई स्पीड डिजिटल में रुचि रखते हैं, तो हाई स्पीड डिजिटल डिज़ाइन की एक प्रति प्राप्त करें ।

प्रमुख बिंदु:

आप सर्किट का मुख्य निर्धारण कारक तर्क का उदय समय है। यहां तक कि अगर आप धीमी गति से घड़ी की दर पर काम करते हैं, तो तेज किनारों से समस्याएं पैदा हो सकती हैं।
आपके सिस्टम का अधिकतम उदय समय आपको अपने सर्किट की महत्वपूर्ण लंबाई देता है। अनिवार्य रूप से यदि सर्किट की लंबाई पर आपके सिग्नल का प्रसार विलंब सिग्नल के उदय समय से अधिक है, तो आपको डिज़ाइन के उच्च आवृत्ति पहलू के बारे में चिंता करने की आवश्यकता है।
यदि यह पता चलता है कि महत्वपूर्ण लंबाई सर्किट लेआउट से कम है, तो आपको नियंत्रित प्रतिबाधा लेआउट का उपयोग करने की आवश्यकता है। यह भी शामिल है:
- सर्किट को एक परिभाषित विशेषता प्रतिबाधा देने के लिए ट्रैक (एक जमीन विमान से ऊपर की चौड़ाई और ऊंचाई) ट्रैक करें।
- ड्राइवरों को समाप्त करना और / या लाइन की विशेषता प्रतिबाधा के साथ पुनरावृत्ति करना।

— क्लिंट लॉरेंस
स्रोत

मैंने इस पुस्तक को प्राप्त किया है, यह बिल्कुल शानदार है। मैं केवल अध्याय 3 पर हूं, लेकिन पहले तीन अध्यायों में दोनों ने मुझे नई सामग्री सिखाई है और मुझे ऐसी सामग्री के बारे में सोचा है जिसे मैं विभिन्न तरीकों से जानता हूं।

— कोर्तुक K

लगभग एक सदी की एक चौथाई के बाद, काले जादू की एक पुस्तिका अभी भी विषय पर साहित्य का निश्चित टुकड़ा है।

— Cort Ammon

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एक पूर्ण जमीन और शक्ति विमान का उपयोग करें। बाईपास कैप को इंडक्शन द्वारा सीमित किया जाता है, जो ज्यादातर पैकेज के आकार, निशान और व्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए सबसे छोटा पैकेज आकार चुनें, जिसके साथ आप काम कर सकते हैं, फिर सबसे बड़े कैपेसिटेंस के लिए जाएं जो आपके बजट को नहीं तोड़ता है। यदि आपको अधिक बाईपास की आवश्यकता है, तो एक पैकेज आकार या दो पर जाएं और उस पैकेज में सबसे बड़ी समाई प्राप्त करें। टोपी को जमीन / बिजली के विमानों से जोड़ने पर, प्रत्येक पैड के दोनों ओर दो vias का उपयोग करें; vias + cap एक H की तरह थोड़ा दिखेगा।

विमानों को विभाजित करने से एनालॉग और डिजिटल वर्गों को अलग करने में मदद मिल सकती है। सिग्नल ट्रेस वाले स्प्लिट प्लेन को कभी भी पार न करें !!! संकेतों को बोर्ड के किनारे से दूर रखें। क्रॉसस्टॉक को रोकने के लिए कम से कम 2x ट्रेस चौड़ाई के संकेतों को रखें (सिमुलेशन यहां सहायक हैं)। अत्यधिक शोर संकेतों (यानी घड़ियों) या अत्यंत संवेदनशील संकेतों (यानी एनालॉग इनपुट्स) से संकेतों को 5x ट्रेस चौड़ाई से दूर रखें। यदि आवश्यक हो तो शोर / संवेदनशील संकेतों के आसपास ग्राउंडेड गार्ड के निशान का उपयोग करें। शोर / संवेदनशील संकेतों के साथ विअस और स्टब्स से बचें।

आदर्श रूप से, एक कनेक्टर में प्रति सिग्नल एक ग्राउंड वायर प्रदान करते हैं। कनेक्टर संकेतों को समाप्त करें, क्योंकि वे ईएमआई को उगलना पसंद करते हैं। तार के चारों ओर फेराइट मोती भी कनेक्टर शोर के साथ मदद कर सकते हैं। कनेक्टर्स के नीचे जाने से संकेत रखें।

जमीनी विमान आपको माइक्रोस्ट्रिप निशान बनाने की अनुमति देता है, जिसमें एक अच्छी तरह से परिभाषित बाधा है। यदि आपका ट्रेस लंबा है, तो आप समाप्ति प्रतिरोधों का उपयोग भी कर सकते हैं। मुझे लगता है कि अंगूठे का सामान्य नियम वृद्धि समय के हर nS के लिए है, आप 2.5 "बिना किसी समाप्ति अवरोधक के जा सकते हैं।

यह निर्धारित करने के लिए कि आपको समाप्ति प्रतिरोधों की आवश्यकता है, IBIS सिमुलेशन का उपयोग करें। आधुनिक FPGAs इस तरह की चीज के लिए अच्छी चाल है; वे अपने आउटपुट ड्राइवर की ताकत को नियंत्रित कर सकते हैं, कभी-कभी "डिजिटल रूप से नियंत्रित प्रतिबाधा" (तकनीक के लिए Xilinx शब्द) के साथ भी। IBIS सिमुलेशन यहाँ भी मदद करते हैं, जब उचित ड्राइव शक्ति का पता लगाते हैं।

डॉ। हावर्ड जॉनसन की हाई स्पीड डिजिटल डिज़ाइन न्यूज़लेटर्स की विनम्र सूची देखें। सचमुच कमाल है। http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

— ajs410
स्रोत

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मैं हाई-स्पीड लेआउट के बारे में बहुत कम जानता हूं। लेकिन मैंने जो सामान्य चीजें सुनी हैं, वे हैं: सिग्नल निशान (वे प्रतिबिंब का कारण) के लिए सही कोणों से बचें, जितना संभव हो उतना आपके सर्किट पर एक ग्राउंड प्लेन हो, और आपके बोर्ड को समान सिग्नल प्रकार (कम) करने के लिए विभाजन करें हस्तक्षेप को कम करने के लिए अपने जमीनी विमान में "चोक पॉइंट" के साथ विभिन्न क्षेत्रों में डिजिटल, हाई-स्पीड डिजिटल, एनालॉग)।

अच्छे ऑनलाइन संसाधनों के लिए, मुझे लगता है कि आप जिन DSP या FPGA के बारे में डेटाशीट्स और अपॉइंटमेंट्स की कल्पना कर रहे हैं, उनमें कुछ अच्छे टिप्स होंगे। मुझे याद है कि Xilinx के पास अच्छी चीजें हैं।

— todbot
स्रोत

समकोण से बचना --- क्या आप का तात्पर्य वास्तव में निशान पर गोल कोनों को बनाना है? (जब तक यह एक सीधी रेखा हो सकती है, मुझे लगता है।)

— स्टीव

मुझे लगता है कि उसका मतलब है कि आपके पास 90 डिग्री पर कोण नहीं हो सकते हैं। मैंने लंबे समय में किसी भी गोल कोनों को नहीं देखा है। लेकिन अगर आप अपने पीसी में मदरबोर्ड को देखते हैं तो आप यह भी देखेंगे कि सभी कोने <90 डिग्री से बहुत कम हैं। यदि रेखा को 90 पर जाने की आवश्यकता होती है, तो इसे अक्सर विभाजित किया जाएगा, ठीक है, शायद कुछ 30 डिग्री कोण

— साइफंक

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दो 45 डिग्री कोण के कोने विशिष्ट हैं। लेकिन ट्रांसमिशन लाइन पटरियों और उचित समाप्ति का उपयोग करना कोने की शैली से अधिक महत्वपूर्ण है। यदि आपके पास ट्रांसमिशन लाइनें समाप्त नहीं हुई हैं, तो अलग-अलग कोने की शैलियों से कोई फर्क नहीं पड़ेगा।

— क्लिंट लॉरेंस

दो 45degree कोण बहुत ही सामान्य हैं क्योंकि एक ट्रेस में उनके पास उत्कृष्ट मिलान गुण हैं, मुझे बाद में एक मार्गदर्शक मिलेगा जो बताता है कि इसे ठीक से करने के लिए कौन से डिजाइन पर विचार करना है।

— कोर्तुक

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आज मैं कुछ ऑटो रूट सॉफ्टवेयर पर दौड़ा, जो कि कर्व का उपयोग करता है। eremex.com/products/topor/competitiveadvantages/…

— cyphunk

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आपके द्वारा सीधे पूछे गए प्रश्न के बजाय आपके आवेदन को संबोधित करने के लिए (अन्य उत्तरों ने इस बारे में बात की है):

लूप कंट्रोलर के लिए 10 kHz डीएसपी बहुत तेज नहीं है। (हम मोटर नियंत्रकों के लिए 5 या 10kHz नियंत्रण छोरों का उपयोग करते हैं) एक सभ्य डिवाइस के साथ, मेरा अनुमान है कि आपको इसे 40-80MHz की घड़ी की आवृत्ति के साथ संभालने में सक्षम होना चाहिए, अगर आपको डीएसपी की नई श्रृंखला के बारे में अच्छी बात है और माइक्रोकंट्रोलर यह है कि वे आंतरिक रूप से घड़ी की आवृत्ति को बढ़ावा देने के लिए चरण-बंद लूप (पीएलएल) घड़ी मल्टीप्लायरों का उपयोग करते हैं, ताकि बाहरी रूप से वास्तव में किसी भी तेजी से सिग्नल की आवश्यकता न हो। TI की TMS320F28xx श्रृंखला डीएसपी (28044 और 28235 देखें) में 5x PLL (0.5x से 5x के आधे चरण) हैं, इसलिए आप 20MHz क्रिस्टल के साथ 100MHz घड़ी प्राप्त कर सकते हैं।

डिजिटल पक्ष के लिए, जिसे आपको सबसे अधिक देखने की आवश्यकता है, वह यह सुनिश्चित कर रहा है कि आप अपने प्रोसेसर के लिए एक अच्छी ठोस शक्ति और जमीनी विमान प्रदान करें, और सुनिश्चित करें कि आप प्रोसेसर के बिजली की आपूर्ति के लिए संभव के रूप में बायपास कैपेसिटर को बंद करें। इसके अलावा सिर्फ 0.1uF कैपेसिटर का एक गुच्छा छिड़कने के बजाय, 0.1uF, 0.01uF और 0.001uF कैपेसिटर की एक किस्म का उपयोग करें। 0.1uF कैपेसिटर अधिक चार्ज प्रदान करते हैं, लेकिन उनका परजीवी इंडक्शन 0.01 फ्रीएफ या 0.001uF कैपेसिटर पर देखने की तुलना में कम आवृत्ति पर आता है। उत्तरार्द्ध दो अधिक शुल्क प्रदान नहीं करेंगे, लेकिन उच्च आवृत्ति पर बाईपास कैप के रूप में ठीक से काम करेंगे। हमारे पास एक बोर्ड डिजाइन था जो काम कर रहा था लेकिन डीएसपी के एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर पर मध्यम मात्रा में शोर था।

डिजिटल रूपांतरण का एनालॉग आपके सिस्टम में सबसे कमजोर स्थान होने जा रहा है। डिजिटल सिस्टम को ठीक से काम करने के लिए आपको शायद ज्यादा मेहनत नहीं करनी पड़ेगी। लेकिन जब तक आप सावधान रहें, आपको अपने ADC पर औसत दर्जे का शोर प्रदर्शन मिलेगा। (मुझे डर है कि मुझे व्यक्तिगत रूप से इससे निपटने का ज्यादा अनुभव नहीं है। हमारी कंपनी के अन्य इंजीनियर लेआउट को संभालते हैं, इसलिए जो मैं आपको बता रहा हूं वह सेकंड हैंड है।) ग्राउंड प्लेन को कैसे हैंडल किया जाता है, यह तर्क है। दो अलग-अलग दृष्टिकोण: क्या पूरे सिस्टम के लिए एक विशाल ग्राउंड प्लेन का उपयोग करना है, बनाम दो अलग-अलग ग्राउंड प्लेन, एक एनालॉग + एक डिजिटल, एडीसी में एक साथ बंधा हुआ है - पूर्व 8-10 बिट सिस्टम के लिए ठीक है, और मैं सुनता हूं सर्किट के डिजिटल / एनालॉग क्षेत्रों को अलग करना अधिक महत्वपूर्ण है जब आप उच्च बिट काउंट (16 बिट या उच्चतर) पर पहुंचते हैं।

# बोर्ड की परतों पर कंजूसी न करें। ग्राउंड और पावर प्लेन आपके दोस्त हैं।

— जेसन एस
स्रोत

मुझे लगता है कि एक dsPIC आसानी से एक दो लेयर बोर्ड पर काम कर सकता है, इसके लिए बस बहुत सावधानी से लेआउट की आवश्यकता होती है। आपका उत्तर स्पष्ट और संक्षिप्त था।

— कोर्तुक

मैं सहमत हूँ। 10kHz वास्तव में इतना तेज़ नहीं है। हमारे पास 10MIPS PIC18s हैं जो 5kHz कंट्रोल लूप चलाने में अपना आधा समय बिताते हैं, और बाकी समय अन्य सामान करते हैं। उन्हें केवल 10 मेगाहर्ट्ज घड़ी की जरूरत है, और उच्च गति डिजाइन के लिए शायद ही कोई विशेष विचार हो।

— राकेटमग्नेट

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हैम रेडियो पर पढ़ें या मदद के लिए एक अतिरिक्त क्लास ऑपरेटर खोजें। हम इन समस्याओं से हर समय बहुत अधिक आवृत्तियों पर निपटते हैं। हम अपने लगभग सभी उपकरणों में डीएसपी प्रोसेसिंग का भी उपयोग करते हैं। AARL शिक्षा सामग्री ऑनलाइन, या QRZ आज़माएं। समस्याओं के लिए सही करने के लिए मुश्किल नहीं हैं, लेकिन वहाँ कई संभावित समस्या क्षेत्रों के लिए बाहर देखने के लिए कर रहे हैं।
73, KF7BYU

— जॉन डी
स्रोत

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जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है कि आप एक पीएलएल के साथ एक तेज प्रोसेसर का उपयोग कर सकते हैं और अभी भी आपके बोर्ड पर केवल 10kHz सिग्नल + 12MHz क्वार्ट्ज थरथरानवाला (सीपीयू के करीब) है। इसे बाहर करने के लिए एक समस्या नहीं होगी।

कई लोगों ने (मुझे शामिल किया) एक ARM7TDMI पर 48kHz स्टीरियो ऑडियो आउटपुट किया (मेरे मामले में एक SPI कनेक्टेड एसडी कार्ड से स्ट्रीमिंग)। मैं भी एक 50MHz ARM7 पर सॉफ्टवेयर में एमपी डिकोडिंग को RAM से चला रहा था (फ्लैश से काम करते समय प्रतीक्षा-स्थिति हो सकती है)।

शायद एक mbed LPC1768 बोर्ड (100 मेगाहर्ट्ज, बहुत तेज़ एडीसी / डीएसी और पीडब्लूएम ऑन-चिप, सस्ते: 50 €) खरीदें और एक प्रोटोटाइप बनाएं? केवल अगर यह पर्याप्त नहीं है अन्य (अधिक महंगा और मुश्किल) सामान के साथ खेलना शुरू करें।

— जेपीसी
स्रोत