Автор Тема: К вопросу о проектировании печатных плат для устройств с ШДД  (Прочитано 11949 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
...с помощью анализатора спектра E4446. Последний прибор, к сожалению, не мой личный  :(
Я подобную технику встречал когда работал на радиозаводе... еще у знакомых в лаборатории что-то суть подобное было...
Такая аппаратура, к сожалению, не для домашней лаборатории, хотя бы потому что ценой примерно с квартиру :(

А как вариант если взять АЦП, а потом в сканирующем режиме узкополосным цифровым фильтром большого порядка пройти всю полосу частот?
За счет обработки в фильтре можно получить выигрыш в отношении сигнал/шум.
Задача конечно не самая тривиальная в плане ЦОС, да и с железом придется поработать, и с цифрой и с аналоговым трактом.

 :off: Эта тема несколько отдалена от собственно обсуждаемого ЦАП, и в то же время эти измерения - существенная часть проверки получившихся объективных характеристик преобразователя.

и добавил...
Трассировке НЕ симметричная и БЕЗ параллельных переносов  
Из того что смог увидеть.
Увы, симметричной корпусировки у электронных компонентов практически не встречается,
Присоединюсь к эмоциям, на базе моего небольшого, но уже личного опыта.

параллельный перенос не дает поканальной идентичности электромагнитной структуры конструкции.
Тут, на мой взгляд (я проблемами ЭМС и ЭМИ серьезно пока не сталкивался, были отдельные задачи на реализацию по требованиям ГОСТ) ситуация такая -
фактор излучений от платы на другие платы можно не рассматривать, а приоритетной задачей является наводки от сторонних плат на аналоговую и цифровую часть.
Тогда стоит задача во всей конструкции добиться равномерного электромагнитного поля для обоих каналов, что сделать не совсем тривиально.
Повторюсь, что это мое мнение, а в действительности ситуация может быть отличной от той, которую я себе представляю.
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 17:25:47 от ilya_blazer »

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
К сожалению, Е4446а купить самому трудновато - 8 лямов из воздуха не берутся. Но использовать в качестве образцового вполне реально (если есть доступ, конечно). Для домашних условий наиболее приемлемыми и простыми в реализации являются измерения с помощью селективных микровольтметров. Это, конечно не так красиво и наглядно, как снятые спектрограммы, но дает весьма точные и объективные результаты (к слову, как я уже говорил выше, ключевые численные значения проверялись и подтверждались именно таким способом, т.к. при столь больших дд измеряемых величин инструментальная погрешность индикационных приборов типа анализаторов, достаточно высока и часто требует дополнительного подтверждения точечными измерениями)

и добавил...
фактор излучений от платы на другие платы можно не рассматривать, а приоритетной задачей является наводки от сторонних плат на аналоговую и цифровую часть.
В общем и целом, согласен с Вами в этом утверждении (хотя бывают и исключения, когда именно излучения проводников платы становятся фактором влияния на другие проводники той же платы)
А вот получение минимального, и, что немаловажно, как можно более близкого уровня и спектра наводимых помех на чувствительные цепи двух каналов стерео-устройства с широким ДД ставит задачу оптимизации всей конструкции. Увы, чаще всего, это является и технологически и конструктивно недостижимым идеалом, но стремиться к нему, хотя бы в какой-то части устройства, где это возможно, - и нужно, и должно :)
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 17:35:52 от Lynx »

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
хотя бывают и исключения, когда именно излучения проводников платы становятся фактором влияния на другие проводники той же платы
В общем виде да, согласен, встречаются такие моменты в некотором ряде задач.
Одно из решений - на пару слоев платы больше, и шумящие проводники убрать под верхние слои и экранировать полигонами.
Тут возникает вопрос, применительно к рассматриваемому классу задач - а насколько такое решение в звуковых ЦАП приведет к уменьшению наводок от цифровых на аналоговые линии?
Насколько здесь велик вклад в шумы именно от цифровых компонентов?
То есть вообще имеет ли смысл идти по этому пути?

Или идти от общего к частному - сначала расписать все возможные факторы помех, действующие на плату ЦАП, потом ранжировать их по значимости (весу каждой из них) и затем уже (где возможно с помощью моделирования) добиваться уменьшения тех, кто вносит значимый уровень шума.


Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Одно из решений - на пару слоев платы больше, и шумящие проводники убрать под верхние слои и экранировать полигонами.
Это решение далеко не всегда работает. Ну и, кроме того, имеет ряд негативных последствий.
Насколько здесь велик вклад в шумы именно от цифровых компонентов?
Это один из основных источников.
То есть вообще имеет ли смысл идти по этому пути?
Нет. Уже было проверено...

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Насколько здесь велик вклад в шумы именно от цифровых компонентов?
Это один из основных источников.
Тогда получается, что оптимизация останавливается на каком-то моменте, когда влияние цифровых цепей сведено к минимально возможному уровню для данного конструктива и схемотехники (размер печатной платы, длины и количество шумящих проводников, расстояние от источников помех до чувствительных цепей (как я понимаю, в первую очередь опорное напряжение ЦАП и АЦП, если задача преобразователей, без разницы в какую сторону, ну и еще питание аналоговых линий именно ЦАП/АЦП), а так же меры для снижения шума от проводников (последовательно включенные резисторы в цифровых линиях, и уменьшение емкости линий, а так же уменьшение тока в цифровых выходных буферах, для уменьшения помех от dV/dt).
Влияние на входы ОУ в фильтрах будет уже меньше (расстояние, но тут надо смотреть равномерность поля помехи), к тому же дальше обычно идет сумматор, на котором одинаковые помехи как раз и уйдут (если конечно они равные)).

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Выделил в отдельную тему не относящbеся непосредственно к ЦАП Lynx D78 общетехнические вопросы по проектированию устройств.

и добавил...
Тогда получается, что оптимизация останавливается на каком-то моменте...
Оптимизация не может быть бесконечной. Есть определенные критерии, выход за которые либо физически нереализуем, либо приводит к неоправданному росту затрат и времени на проектирование.



и добавил...
к тому же дальше обычно идет сумматор, на котором одинаковые помехи как раз и уйдут
Как раз в СУММАТОРЕ помехи суммируются. Для снижения синфазных и одинаковых помех требуется вычитатель, причем одновременно и широкополосый, и с большим ослаблением синфазных сигналов, то есть, желательно, по максимуму приближенный к идеалу.
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 18:22:57 от Lynx »

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
5 основных пунктов управления проектами: цель, ресурсы, время, качество, риски.
Собственно, и задача практической разработки состоит в том, чтобы достигнуть заданного результата в приемлемое время с заданными ресурсами.
Как говорил один мой руководитель ( в прошлом) что если есть задача, средства и сроки - это производство. Если не указаны средства или сроки, то превращается в глубокую науку (С) ;)
Конечно, допускается вариант, что кто-то захочет исследовать возможности конкретной схемотехники или элементной базы, но на этом сайте чаще всего люди хотят получить результат.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Собственно, и задача практической разработки состоит в том, чтобы достигнуть заданного результата в приемлемое время с заданными ресурсами.
Совершенно справедливо! Можно очень много, дорого и долго копать в одном направлении и никогда не получить имеющего практическую ценность результата. Интерес к подобного рода экзерсисам хорошо лечится подсчетом затраченных на поиски "философского камня" средств и сравнением их со стоимостью собственного дома, хорошей машины или яхты... :)
что если есть задача, средства и сроки - это производство. Если не указаны средства или сроки, то превращается в глубокую науку (С)
Один из моих наставников в далёкие 80-е годы прошлого века также озучивал нечто подобное  :)
чаще всего люди хотят получить результат.
Что вполне разумно и логично. И тут легко приходим к выводу, что более, чем достаточный для практических целей результат дает хотя бы простое следование общеизвестным принципам проектирования плат, описанным во множестве трудов. Но проблема-то в большинстве случаев в том, что этого всего никто не читает и не хочет, а, в лучшем случае, бегло пробежав разок "по верхушкам" начинают себя считать офигенно классными спецами в разработки помехозащищенных устройств :) А это увы, не совсем соответствует действительности, кроме бегло пройденного теоретического материала требуется еще и очень серьезная практика, поскольку реально отличия от теории и общих описаний есть, и весьма существенные. Хотя, подобные вещи уже относятся к области личного опыта и ноу-хау...

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
кроме бегло пройденного теоретического материала требуется еще и очень серьезная практика
Тут получается интересная ситуация.
Задач, где требуются измерения с динамическим диапазоном больше 100 дБ, лично я встречаю впервые, хотя были проекты ЦАП/АЦП (приемники, модемы - общая тематика SDR - программно определяемый радиоприем) 14-16 бит с тактовыми частотами 100-500 МГц.
Измерительные задачи тоже есть, но тут требования довольно скромные (16-18 бит, до 100К отсчетов в секунду, специфика предметной области).
Так вот и парадоксально получается, что то, что делаешь как хобби, в технической части сложнее чем то, что делаешь на работе, и опыт, собираемый на своих ошибках, а так же на чтении чужого (форумы), привносишь в основную деятельность.

что если есть задача, средства и сроки - это производство. Если не указаны средства или сроки, то превращается в глубокую науку (С)
Один из моих наставников в далёкие 80-е годы прошлого века также озучивал нечто подобное  :)

Значит Вы слышали то же самое, но на четверть века раньше, чем я. И суть вещей за это время не изменилась.

и добавил...
Оптимизация не может быть бесконечной.
Если взять программирование, то там выделяют иногда до 80% времени на рефакторинг (оптимизацию) написанного кода. Но не 99% времени, конечно.

и добавил...
подобные вещи уже относятся к области личного опыта
И опыт, сын ошибок трудных и глупых...

и добавил...
Дмитрий, раз уж пошла такая тема, задам вопрос -
в аналоговой схемотехнике оправдано ли применение пакетов для моделирования сигналов на печатной плате? И если да, то какие пакеты?
 
Я видел применение ПО Cadence Sigrity SI (показывали на семинаре, представитель этой компании), к задачам целостности цифровых сигналов (DDR память была в примере). По словам докладчика, практические результаты сходились с расчетными.
« Последнее редактирование: 23 Июня 2016, 20:55:40 от ilya_blazer »

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Дмитрий, а экранирование (в данном случае цифровой части) может улучшить ситуацию?
Собственно, на нижнем слое проводников с высокочастотными сигналами (точнее, с короткими по времени фронтами) отсутствуют, таковые есть только на верхнем слое.

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Дмитрий, приветствую!
Хочу задать такой вопрос - ширина проводников питания аналоговых фильтров влияет ли на качество звука?
Слышал мнение, основанное на опыте, что чем шире дорожки, тем лучше звук.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Влияет. Примерно так и получается. НО! если есть возможность сделать 2мм дорожку на 18мкм фольге и 1мм на 35 мкм (т.е. с одинаковой площадью сечения проводника), то второй вариант будет лучше (несколько раз специально проводил такие эксперименты на платах с разной толщиной меди)

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Благодарю за ответ!

Оффлайн cu6apum

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 4018
  • Репутация: 14
  • Естествоиспытатель
  • Поблагодарили: +366
А как насчет 2мм на 35 микронах? :)

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
также, как 1 на 70 :)

Оффлайн cu6apum

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 4018
  • Репутация: 14
  • Естествоиспытатель
  • Поблагодарили: +366
Спасибо за ответ.
:)

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio

Оффлайн Delta213

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 482
  • Репутация: 0
  • Юрий, Астрахань
  • Поблагодарили: +11
А у меня тоже вопрос имеется. По поводу зазора между дорожкой и сплошным полигоном. Какой зазор делать? Электрический пробой нам не грозит, а вот емкость на общий может повлиять.

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
Торцевая емкость очень мала. Поэтому - любой разумный (>= 0.5...0.7мм)

Оффлайн ilya_blazer

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 633
  • Репутация: 5
  • Илья
  • Поблагодарили: +46
Юрий, найдите формулу емкости плоского конденсатора. :)

Оффлайн Delta213

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 482
  • Репутация: 0
  • Юрий, Астрахань
  • Поблагодарили: +11
Хорошо, а толщина сигнальных дорог? Я заметил, что на пром. платах дороги стараются утончать, до 0,2мм примерно, с чем связано?

Оффлайн xar

  • Старожил
  • *****
  • Сообщений: 5224
  • Репутация: 16
  • Ренат
  • Поблагодарили: +271
Delta213, ширина наверно? Что значит сигнальных? У тех кто проектирует устройства в с целью производства (то есть много и желательно недорого) как правило есть набор заранее подготовленных правил для разных цепей. И, опять же как правило, они выстроены на минимальные допустимые параметры как по требованиям цепи (дорожка 0.2 более чем достаточна для цепей где тока нет), так и по требованиям техпроцесса (та же 0.2 не повышает класс сложности, соответственно и цену). Соответственно никто не будет расширять дорожку там где это не нужно не смотря на то что места на плате может и хватило бы на 5мм дорожку. Ну и в конце концов приходится подстраиваться под размеры компонентов.

Оффлайн Delta213

  • Наш человек
  • ****
  • Сообщений: 482
  • Репутация: 0
  • Юрий, Астрахань
  • Поблагодарили: +11
Я имел в виду то, что на узкую дорого меньше наведется помех, да и сама она будет меньше излучать, но наверное есть оптимум. Я платы не заказываю, делаю сам и стараюсь делать связи покороче, ширину наверное могу делать от 0,4 , но обычно делаю 0,8. Для питания ессно шире. Имеет смысл дороги делать 0,4?

Оффлайн Lynx

  • Разработчики
  • *****
  • Сообщений: 1627
  • Репутация: 31
  • Дмитрий
  • Поблагодарили: +147
    • Lynx Audio
на узкую дорого меньше наведется помех, да и сама она будет меньше излучать

Такой однозначной связи не существует.