collapse

* Links de Robótica

* Posts Recentes

Feira de electricidade e eletrónica por artur36
[Ontem às 23:07]


Power_OK Enermax por almamater
[Ontem às 12:10]


Recomendação de um opamp para um DAC r2r por jm_araujo
[23 de Novembro de 2017, 10:48]


RN42 e TP-Link MR3020 por doiga
[22 de Novembro de 2017, 19:22]


Ajuda Projecto IR / RF por senso
[22 de Novembro de 2017, 13:15]


Ideias para construir um quadrúpede simples por dropes
[21 de Novembro de 2017, 22:43]


Ajuda com TRIAC por senso
[17 de Novembro de 2017, 18:00]


TV LG White Screen por almamater
[15 de Novembro de 2017, 08:37]


Pergunta sobre prototipagem ( Pesquisa ) por luisjustin
[14 de Novembro de 2017, 23:22]


Medir Agua que está no Poço por Njay
[14 de Novembro de 2017, 13:28]

Autor Tópico: Ruído entre PCBs  (Lida 3121 vezes)

0 Membros e 1 Visitante estão a ver este tópico.

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Ruído entre PCBs
« em: 19 de Junho de 2013, 10:20 »
Pessoal,

Tenho várias PCBs iguais, sendo que cada uma possui uma parte analógia (um oscilador que gera uma sinusoide e uma onda PWM), e uma parte digital (um PIC, FT232 e um DAC por SPI). Tenho plano de massa analógico e digital, ligado por um único ponto (agora até meti uma ferrite para fazer a ligação).

Quando tenho apenas uma ligada a uma fonte, tudo muito bem. Quando ligo mais do que uma, a dita sinusoide fica um pouco instável (nada de maior, mas o PIC a ler a frequência da onda PWM regista instabilidade). Separando as fontes, mas mantendo a massa comum entre placas, acontece o mesmo. Ou seja, desde que tenha o mesmo GND em ambas as placas, uma placa mete ruído na outra, e tem de ser pelo sinal de GND...

Agora, o que poderia fazer? Tenho planos de massa separados em cada PCB, e mesmo com fontes "separadas" (mas com o GND shuntado) existe inlfuência na mesma. Fará sentido colocar uma ferrite também entre PCBs?

(espero que não tenha sido muito confuso a explicar;) )
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline tr3s

  • Administrator
  • Mini Robot
  • *****
  • Mensagens: 811
  • char x=1, y=5; x^=y^=x^=y;
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #1 em: 19 de Junho de 2013, 11:14 »
Viva beirao, podes por aqui o desenho das massas? E já agora um diagrama das ligações ou uma foto?

A alimentação é regulada tanto analogica como digitalmente? ISto é, tens um regulador para a componente analógica e outro para a componente digital?

É conveninente ter os planos de massa separados, idealmente só se devem encontrar na fonte, já depois dos reguladores e sim, uma ferrite entre eles ajuda a isolá-los.
A separação deles também deve ser física, uma boa distancia entre eles é algo bom. A placa ter um tratamento isolante também ajuda.
Tr3s
Daniel Gonçalves

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #2 em: 19 de Junho de 2013, 11:24 »
Eu colocava aqui os esquemas e fotos, mas como isto é para a minha dissertação (e em parceria com uma empresa) mas não me deixam divulgar grande coisa :S Meto uma imagem da bottom layer, sendo que a top é igual em termos de planos de GND (isto é, o plano analogico na top está em cima do plano analogico na bottom, e o mesmo para o digital).

Se eu ligar essa placa apenas, tudo bem. Se eu ligar duas placas dessas em paralelo, já não dá... Mesmo que ligue uma fonte de bancada a uma, e outra fonte de bancada a outra, com as massas em comum já fica instável.. Portanto sim, tenho uma fonte regulada para cada sinal..

É estranho, não é? :/

Achas que deva meter uma ferrite entre as duas PCBs?
« Última modificação: 19 de Junho de 2013, 11:26 por beirao »
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #3 em: 19 de Junho de 2013, 11:57 »
Mas tens razão quanto à questão das massas se encontrarem apenas na fonte. Nas minhas placas isso não acontece: a massa que chega a cada uma é a DGND (que nem devia, pois a fonte é comutada) e depois ligar por um ponto à AGND. Vou experimentar ligar as massas apenas na fonte, tal como tu disseste e como está aqui: http://www.ti.com/lit/ml/sloa089/sloa089.pdf figure 17-5, página 11
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline Sérgio_Sena

  • Administrator
  • Mini Robot
  • *****
  • Mensagens: 1.642
    • Electronic Gear for Musicians
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #4 em: 19 de Junho de 2013, 13:46 »
Esta questao do ruido pode ser sempre bicuda. Hah mts pontos a considerar, por vezes a ligacao estrela da massa e do positivo pode nao ser sufice.

# As placas teem interligacao no fim em vista, ou so partilham a energia ?

# que tipo de PSU vai ser usada: SMPS ou Linear ? (ha diferencas e tu sabes quais sao)

# o teu shunt entre as massas parece-me q nao estah feito o mais proximo possivel da entrada de energia. Nao eh obrigatorio q o seja, vai depender do sentido de circulacao das correntes, pelas outras ligacoes dos teus sinais. Por vezes o problema pode nao ser do GND, mas manifestar-se no GND.

# as velocidades de comms digitais sao as minimas possiveis ?

# as velocidades de sampling rate sao as minimas posssiveis ?

# de acordo com a velocidade usada na comm digital, tens as linhas balanceadas ?

# para o sinal analogico, a impedancia estah casada ?

# qual a frequencia da interferencia? eh a mesma do comm SPI ou do Sampling Rate ?

# tens filtros na saida Analogica ?

ver TUTORIAL 5450 da MAXIM, eh excelente a explicar estes assuntos


- eu usaria um Common Mode Filter/Transformer na entrada de energia, em serie com o Positive e GND. Para a potencia necessaria, eh do tamanho de uma mosca. Isso cancela-te os sinais comuns q possam estar a passar na linha e q passam se so tiveres o GND ligado

- usar apenas uma ferrite pode resultar mas pode-te elevar o referencial de massa dentro das frequencias filtradas e dar-te valores erroneos de Analogico. Pode ser q nao haja importancia para a aplicacao.

- no balanceamento das linhas highspeed SPI, podes usar Resistors  ou Resistor+Capacitor, dependendo

- com um scope, ver o SPI no mesmo ecran que o Analogico, comparar os sinais, tentar ver se hah algo comum aos dois e que nao devia haver

- ...


Posso dar-te muitas mais opinioes... mas sao apenas opinioes.
Sem ter mais resultados de experiencias eh dificil opinar.

Faz testes e poe os testes aqui. Qt mais documentados forem os mesmos, mais depressa conseguimos lah chegar ;)


Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #5 em: 19 de Junho de 2013, 14:41 »
Antes de mais, obrigado pela resposta asena! ;)

Ora bem:

Esta questao do ruido pode ser sempre bicuda. Hah mts pontos a considerar, por vezes a ligacao estrela da massa e do positivo pode nao ser sufice.

# As placas teem interligacao no fim em vista, ou so partilham a energia ?
Só partilham a energia


# que tipo de PSU vai ser usada: SMPS ou Linear ? (ha diferencas e tu sabes quais sao)
SMPS, mas talvez vá testar com linear para ver se noto alguma diferença.

# o teu shunt entre as massas parece-me q nao estah feito o mais proximo possivel da entrada de energia. Nao eh obrigatorio q o seja, vai depender do sentido de circulacao das correntes, pelas outras ligacoes dos teus sinais. Por vezes o problema pode nao ser do GND, mas manifestar-se no GND.
Está quase no final da placa...


# as velocidades de comms digitais sao as minimas possiveis ?
Para estes testes até já desliguei as comunicações digitais (SPI)


# as velocidades de sampling rate sao as minimas posssiveis ?
Yup

# de acordo com a velocidade usada na comm digital, tens as linhas balanceadas ?
Nao..

# para o sinal analogico, a impedancia estah casada ?
Não..

# qual a frequencia da interferencia? eh a mesma do comm SPI ou do Sampling Rate ?
Não a consigo reconhecer :S é que no osciloscópio não consigo perceber que ruído, ou se existe ruído, quando ligo a outra placa... :S

# tens filtros na saida Analogica ?
A saída analógica vai ser lida por um PLC, mas neste caso até tenho esse módulo desligado

- eu usaria um Common Mode Filter/Transformer na entrada de energia, em serie com o Positive e GND. Para a potencia necessaria, eh do tamanho de uma mosca. Isso cancela-te os sinais comuns q possam estar a passar na linha e q passam se so tiveres o GND ligado

- usar apenas uma ferrite pode resultar mas pode-te elevar o referencial de massa dentro das frequencias filtradas e dar-te valores erroneos de Analogico. Pode ser q nao haja importancia para a aplicacao.

- no balanceamento das linhas highspeed SPI, podes usar Resistors  ou Resistor+Capacitor, dependendo

- com um scope, ver o SPI no mesmo ecran que o Analogico, comparar os sinais, tentar ver se hah algo comum aos dois e que nao devia haver
Experimentei com as ferrites na massa como tinha dito mas não resolveu :S
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline tr3s

  • Administrator
  • Mini Robot
  • *****
  • Mensagens: 811
  • char x=1, y=5; x^=y^=x^=y;
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #6 em: 19 de Junho de 2013, 16:17 »
Pronto, o problema pode dever-se a muita coisa.

Ficam algumas notas e dicas para design futuros.
Vejo os teus planos a serem atravessados por vias e a distancia destas aos planos deve ser maior do que tens no caso das vias serem digitais e estarem a atravessar o plano analógico e vice-versa. Quando tens o mesmo plano separado em vários polignos e na mesma face, a ligação entre estes não se deve fazer por uma unica trace, deve haver várias e evitar-se o uso de traces fininhas. Quando o mesmo plano está separado por varios poligonos e estes estão em faces diferentes, a ligação entre eles não deve ser só atraves de uma via ou dar-se apenas pelos componentes que tenham patas a serem soldados na outra face (chips DIP, condensadores, resistencias etc) deves, quando possivel recorrer a uma tecnica chamada Via Stitching que consiste em fazer várias vias para aumentar a area de contacto entre os polignos das diferentes faces. Por exemplo uma grelha de vias com 4x4 (4 linhas de vias por 4  colunas) e metes assim umas quantas onde for possivel.

Já agora, quando ligas o gnd de uma placa à outra, qual é o GND que usas? O analogico ou o digital? E onde ligas, ao GND da outra placa na parte analogica ou digital?

No caso desse design ja ser final e n encontrares a fonte de ruido, uma opção será fazeres filtragem digital das amostras.
Tr3s
Daniel Gonçalves

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #7 em: 19 de Junho de 2013, 16:23 »
Obrigado pelas sugestões tr3s.

Quanto à dica de meter várias vias, a PCB já tem isso.. secalhar não da melhor forma, mas tem várias vias a ligar um plano de GND da top para a bottom layer. Quanto ao espaçamento entre vias e plano, vou ter isso em atenção.

Neste momento fiz o seguinte a nível de GND:

FONTE -> FERRITE -> AGND da PCB1
FONTE -> FERRITE -> DGND da PCB1
FONTE -> FERRITE -> AGND da PCB2

Já verifiquei com a instabilidade vem quando ligo a parte analógica de outra PCB, logo fiz isso. Também já experimentei com reguladores lineares e acontece o mesmo..

Olhando para as vossas sugestões, secalhar tenho de optar por um Common Mode Filter/Transformer  nas entradas... acham boa ideia? ou em diferential mode? nunca usei, estou a ler umas coisas sobre isto...

"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline Sérgio_Sena

  • Administrator
  • Mini Robot
  • *****
  • Mensagens: 1.642
    • Electronic Gear for Musicians
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #8 em: 20 de Junho de 2013, 09:37 »
Vai-nos contando os teus resultados nos testes.
Tenho curiosidade em saber como isso se corrigiu.

E tambem eh bom para o forum, como capital de informacao.

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #9 em: 20 de Junho de 2013, 20:01 »
Viva,

Pois, isto não está fácil não ;) Hoje não peguei nisto, mas amanhã volto à carga. Tenho de fazer mais uma batulada de testes para ver de onde vem o gato...
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline beirao

  • Mini Robot
  • *
  • Mensagens: 1.494
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #10 em: 21 de Junho de 2013, 12:00 »
Ora bem.. O que se passa é que a sinusoide mete ruído no plano de massa analógico.. ou seja, se meter o osciloscópio entre o DGND e o AGND, tenho uma onda quase PWM com a frequência da sinusoide. O que acontece é que se ligar outra PCB, como a frequência não é a mesma, nem estão sincronizadas, este ruído aumenta substancialmente, deixando de ser quase um PWM e ficando a soma das duas. Quanto mais placas ligo, mais ruído...

Ou seja, preciso de uma maneira de eliminar o ruído que existe entre planos de massa devido ao sinal que tenho..
"O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho, é no dicionário" - Albert Einstein

Offline Sérgio_Sena

  • Administrator
  • Mini Robot
  • *****
  • Mensagens: 1.642
    • Electronic Gear for Musicians
Re: Ruído entre PCBs
« Responder #11 em: 21 de Junho de 2013, 13:16 »
Ora bem.. O que se passa é que a sinusoide mete ruído no plano de massa analógico.. ou seja, se meter o osciloscópio entre o DGND e o AGND, tenho uma onda quase PWM com a frequência da sinusoide. O que acontece é que se ligar outra PCB, como a frequência não é a mesma, nem estão sincronizadas, este ruído aumenta substancialmente, deixando de ser quase um PWM e ficando a soma das duas. Quanto mais placas ligo, mais ruído...

Ou seja, preciso de uma maneira de eliminar o ruído que existe entre planos de massa devido ao sinal que tenho..


Faz a experiencia com o Filtro primeiro e depois com a Separacao galvanica.
Tenho a certeza q vais ter bons resultados.

No filtro, faz uma construcao em PI, com condensadores antes e depois, se for precisa calcula os condensadores de acordo com as frequencias q queres limpar.