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什么是“立体包地”?
板子上有一片时钟分配芯片,即100Mhz时钟输入,输出20多路相同频率的时钟。该时钟芯片摆在底层,时钟走线也布在底层,最靠近底层的内层是一个电源层,分割了不同电源,如下图所示,调试的时候发现紫色分块的电源被耦合了100Mhz的交流分量,幅度大概在150mV左右。: y: K# v# T* L2 L 请问有什么补救的措施吗?是不是倒数第二层分配成地层不会有这个问题啊? |
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29个回答
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时钟分配芯片,有多路时钟信号输出3 a5 i1 [7 _) R7 J; e, @5 }
在各路时钟信号的输出端,增加1000 pF对地电容,可以降低EMI辐射。3 r. `, j5 I q1 m7 A 另外,如果子板现在没插上来,也就是说时钟信号走到子板接口的位置时,悬空了,这样有天线效应,信号会最大程度反射,建议在时钟信号末端增加对地电阻,做假负载用,再测波形。 新手回贴,仅供参考。 个人认为,时钟信号将能量耦合到参考层,这是正常现象,这与-3.3V电源层无关,不存在设计错误,至多也是个设计不合理。 |
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不知道楼主的问题是什么?
看你的正文,意思是电源***扰了。但看你后续的回帖,感觉你又觉得是时钟的质量问题。 如果是时钟信号问题,参考平面是电源就没什么问题了,回流路径是完整的就行了。你做好时钟的匹配和端接这些东西就可以了。 如果是电源不好,也即是说你认为这个100M的纹波是你的板子不能正常工作的主因,我认为换参考层是其中一个方法。另外可以做的是,siwave跑下这个电源网络的阻抗,很大可能是这个地方有反谐振点,100M并不是特别高,增加适当数量和容值的电容把阻抗降下来,应该会有改善。 电源层是个平面,你无法做到它所处的电气空间绝对干净,因为信号是时钟和电源驱动的,而电源平面总是会和信号相邻的,毕竟你不可能做到电源层两边都是地平面包着。所以我说,换时钟信号的参考层只是其中一个方法。 |
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gvxiaot 发表于 2014-10-24 11:51 我的问题是: 1. 时钟信号耦合到其参考平面,即-3.3V电源平面。因为这个电源是给ADC的前级放大器供电的,所以一个200mV的耦合噪声是不能接受的。, w$ w% L4 W1 q! A 2. 单端的时钟走线在往外辐射能量,而且是很强的能量辐射。这样就有基本的EMI问题;更实际的问题是我板子上的有个插座,测量插座的针脚发现几乎每个针脚上都能量到100Mhz的时钟信号。而这个插座连接的就是ADC的输入模拟信号 |
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你的时钟信号的回流路径在电源平面上,那必然会导致该电源会耦合进时钟频率,这跟阻抗匹配,信号质量一点关系都没有。所以加不加电阻,电容都不会有改善的。
如果要想有改善有两种方法,一是把参考平面换成GND,一是在时钟线的两侧按1/40信号波长打电源过孔或地过孔(看回流平面是什么),将时钟信号阻断在一定范围内即可。 你说用示波器探头都可以看到辐射,我觉得不太可能,应该与你的示波器用法有关系,探头的接地线接的位置要看下。 如果确实存在很强的空间辐射,那就必须将时钟线走到内层,外层以GND进行屏蔽。 |
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有几个问题请教: 1. 为什么参考平面是电源平面耦合进去的时钟信号不能消除呢,而地平面为什么可以呢?因为,你建议我换成地做参考平面。 2. 探头靠近能抓到时钟信号,这个跟用法没有关系吧;这个也是偶然发现的,最终确认是任何探头(差分探头没试过)靠近都能抓到,也换过示波器通道;而且最后在我板子一个插座针脚上也能测到耦合进来的时钟信号。另外,探头在另一面靠近板子是抓不到时钟信号的。 3. 看资料,高速信号的回流路径可以是地平面也可以是电源平面;为什么芯片厂家的FAE说我的-3.3V不是时钟芯片的供电,所以回流信号路径上遇到了一个“moat”(即从-3.3V到芯片供电之间),从而耦合进来的信号在-3.3V平面上“take a ride”?为什么这样说? |
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1.即使换成地平面参考,也不可能“消除”掉时钟信号的影响。但是换成地平面有2个优势,1是换成GND参考后不会再影响到你的ADC的-3.3V电源,2是GND的平面阻抗比电源地,所以产生的噪声幅值也必然会再有所降低。 其实150mV的噪声对一般的数字电源来说是可以接受的,除非是射频器件或模拟器件的电源那就肯定不行,而你目前的问题恰好是ADC受到的影响无法接受。所以有两个方法可以解决,一是改板,不要将3.3V铺到时钟区域,可以采用走线的方式处理电源;二是在你的ADC电源入口处加适当的电容进行滤波,建议加一些0.01uF和1NF的电容。: q3 L: x, m8 i% _6 P0 M+ n4 [ 你可以先试试第2种方法看看效果,要注意电容要尽量靠近引脚。但是长期来说还是建议改一次板会更保险。4 L# l, x4 Z9 ?6 s. { 2.如果你是探头靠近后才会抓到时钟辐射的波形,远离后波形消失,那么确实就是存在很强的EMI。但是芯片本身的辐射一般情况下都不会超标,除非是芯片本身设计的有问题,没考虑EMC。如果确实因为芯片的辐射而导致EMI超标,那么只能换芯片厂家或加屏蔽罩了。9 a/ G6 f# V9 A0 B# q, S 3.信号的最终回流是要进入芯片的供电电源和地的,否则信号怎么产生。所以在-3.3V和芯片电源之间是存在了一个连接关系,可以想象成在两个电源之间产生了一个耦合电容来理解。 |
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对地的电容不能太大,太大相当于把信号对地短接了。
对于加电容有几个工作,如时配合电阻来做的话,可以进行AC阻抗匹配。 如果你时钟是正弦波的话,加电容就没作用了,只会把时钟信号幅度变小。: 如果是方波,可以降低方波的上升时间,改善过充与振铃,降低时钟信号的高频分量。 当然如果值太大,就是问题了,像用1NF的电容,估计信号就没了。. 100MhZ信号,最好用10PF以内的电容。 |
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多谢回复,我以为是谐振频率,所以100Mhz应该在3.3nf左右。 |
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好好学习下,看看能不能学习点知识
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