PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o expert

Hemmapulare debatterar lämpligen i detta forum.

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
AndersHa
 
Inlägg: 184
Blev medlem: 2016-02-11
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav AndersHa » 2016-03-28 21:06

Tack Stefan för artikeln! Svaret på frågan om resonans bekräftas i artikeln. Jag länkar till den.

Mvh Anders

Användarvisningsbild
Michael
LEDaren
 
Inlägg: 5938
Blev medlem: 2005-05-18
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Michael » 2016-03-29 19:39

Tack för nya grafer. Hade kanske varit lite tydligare att visa båda kurvorna i samma graf. ...hmm, kanske två 100nF borde jämföras med 100||0.33.

Notera att du har rätt stor skillnad i kapacitans (100nF och 330pF). Blir värre med mindre skillnad. I stället för två olika kan det kanske vara bättre med två lika. En tumregel är nog att inte parallellkoppla olika keramiska ytmonterade kondingar. Samma däremot går bra.

PS. Jag har letat efter infon jag läste för länge sedan, men inte funnit. Det var som en själv online kurs.

//Michael

Användarvisningsbild
AndersHa
 
Inlägg: 184
Blev medlem: 2016-02-11
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav AndersHa » 2016-03-29 20:52

Jo, jag hade tänkt lägga det i samma graf, men fick inte till det när jag gjorde graferna. Insåg senare att det inte var något problem dock..

Nästa del kommer att ta upp vad som händer när man lägger till en chip-ferrit för att filtrera ytterligare. Det blir säkert intressanta kommentarer/diskussioner även kring detta.

/Anders

Användarvisningsbild
AndersHa
 
Inlägg: 184
Blev medlem: 2016-02-11
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav AndersHa » 2016-04-02 00:44

Så var det dags för kanske den sista delen i denna miniserie. Filtrera med chip-ferrit.

Kom gärna med nya förslag eller kommentarer så får vi se om det blir en fortsättning alternativt så kommer det nog en ny serie om ett annat område om ett tag.

/Anders

Användarvisningsbild
Michael
LEDaren
 
Inlägg: 5938
Blev medlem: 2005-05-18
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Michael » 2016-04-02 12:01

(detta inlägg har inte med chip-ferrit att göra)

Kemet har simuleringsverktyg på webben; https://ec.kemet.com/tools

Så här ser de två ut:
Bild

Inget stor resonans, men det är bara mellan 260MHz - ca 1GHz som det blir någon vinst med de två olika parallellt. Frågan är om den 'vinsten' där gör någon nytta. Notera att högst upp (till 100GHz visas) så är det ingen skillnad mellan 100nF och 330pF. Parallella kondingar med värden som ligger närmre varandra bör man nog i alla fall undvika.

Jag själv har funderat på vilken typ konding som kan användas vid analog elektronik (audio). Keramiska är ju liksom förbjudna, eller?! Borde inte C0G funka bra?

Jag har tankar på att använda ~330uF ellyt som är specad med lågt ESR upp till minst 1MHz och sedan parallella med ~33nF C0G 0805. Vad tror ni om det?

//Michael

Användarvisningsbild
Stef
 
Inlägg: 204
Blev medlem: 2003-10-10
Ort: Oslo

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Stef » 2016-04-03 00:48

För mig ser det ut som kombinationen är bättre för alla frekvenser utom just vid resonansen, precis som väntat, i alla fall om målet är att åstadkomma en så låg impedans som möjligt. Förstår inte helt skepsisen med att parallell koppla kondensatorer med värden som ligger nära varandra i värda. Visst det blir resonanser, men dessa kan "tryckas ned" med kondingar som här värden som träffar på resonansen så att säga. Jag skulle också vilja påstå att kondingar med lite högre ESR dämpar resonanspeaken. Men generellt så vill man ha låg ESR.

Så högt upp i frekvens som 100GHz så kan man inte förlita sig på kondensatorer som sitter på PCBet. Det on die kapacitans som är det som gäller. Induktans i vias och bonding trådar ställer till det.

Designmetodiken på ett high-speed kort är normalt att man först försöker estimera hur stora delta I som man har. Dvs hur stora transient strömmarna är. Utifrån detta beräknas en målimpedans baserat på ett visst tillåtet ripple på spänningsrailen. T ex, om man på en 1.8V rail har max 2A, med 50% transienter och max 2% ripples å för man en målimpedans på 36mohm. Att parallell koppla kondingar är ett måste för att nå en så låg impedans över ett stort frekvensområde. Om man väljer många olika värden, eller många kodningar av samma värde är lite olika skolor. Vill man t ex ha 10 st 1uF och 10 st 100nF, eller 20 st 1uF? Om man vet att man drar mycket ström på en viss frekvens så är det smart att hålla impedansen låg på den frekvensen, om man har en bred buss som switchar på en viss frekvens.

Analogdesign är något annat förstås. Men jag menar ändå att liknande metodik kan appliceras. Att man skal hålla sig undan MLCC kondensatorer förstår jag dock inte (men skulle gärna höra argumenten…). Uppgiften för en avkopplingskondensator är trots allt bara att vara en laddninsreserv. I signalkedjan på analogsystem undviker jag dom pga temperatur variationer och variationer med DC bias. Där skulle jag rekommendera NPO eller COG, som nämndes.

Som avkoppling skulle jag rekommendera Panasonic OS-CON, Panasonic Poscaps och X7R närmast chippen. Det är lämpligt att placera dem nära chippen eftersom det är sällsynt med tight kopplade ground/pwr plan i analog system. Det är viktigt att de-rata MLCCer, och att ha i åtanke att vid på vissa MLCC så sjunker kapacitansen drastisk vid DC biasering.


Mvh Stefan

Användarvisningsbild
AndersHa
 
Inlägg: 184
Blev medlem: 2016-02-11
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav AndersHa » 2016-04-03 02:37

Intressanta diskussioner...

Jag som kommer från ett annat håll än det som diskuteras i högre skolans audio-rum kanske har tankar och idéer som kan verka kontroversiella. Kondensatorer är precis som alla andra komponenter icke ideala. Det var nog en av sakerna jag ville visa med min miniserie. Det är många faktorer som samverkar och vissa är försumbara medan andra är något vi behöver ta hänsyn till. Vad som händer vid 10-100GHz är för mig ointressant i jämförelse med med vad layout, mönsterkort, toleranser, komponenter och mycket annat kan ställa till med i redan vid betydligt lägre frekvenser. Även om jag inte är någon High-Speed designer, så blir självklart toleranser, impedansanpassning, substrat, bondtrådar osv allt mer kritiskt vid till exempel riktigt snabba bussar. Skillnaden mot audio är dock att man ofta har ett mindre antal, men mer kritiska egenskaper att ta hänsyn till.

Alla olika material och typer av kondensatorer har olika egenskaper. Temperaturpåverkan, spänningspåverkan, tidspåverkan, impendanser, tålighet mot rippelströmmar och det faktum att ljud från kondensatorer kan vara ett verkligt problem. Just detta var något jag själv var med och analyserade när jag var med i utvecklingen av en mobiltelefon för ett antal år sedan. Jo keramiska kondensatorer kan låta. Men bara för att de strömspikar som kan uppstå genom en keramisk chipkondensator skapar ljud så har detta inget att göra med att sådana inte skulle vara lämpliga på många ställen i högpresterande audioutrustning. Det handlar om att förstå när vissa egenskaper är relevanta och när dom inte är det. Men inget material är optimalt för alla applikationer. Det handlar mera om att veta vilka mätbara egenskaper som är mest lämpade. Jag är lite emot tyckanden. Jag håller med om att NP0/COG är ett material som jag skulle rekommendera i många fall på grund av flera bra egenskaper hos materialet. Även Poscap är en typ har många egenskaper som ofta är värdefulla, som bra HF-egenskaper, lågt ESR och temperaturtåliga.

Vilken kombination vid avkopplingskondensatorer som är bäst beror på tycker jag. Finns ett bredd spektra som inkluderar lågfrekvent innehåll är OSCON/Poscap kompletterat med NP0/COG med lämpliga värden bra. Vilken som ska sitta närmast är nog en impedansfråga. Induktansen ökar med ledaravståendet, och om resistansen inte är problemet skulle jag sätta NP0/COG närmast. I alla fall om spektrat innehållet relativt höga frekvenser.

/Anders

Användarvisningsbild
Stef
 
Inlägg: 204
Blev medlem: 2003-10-10
Ort: Oslo

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Stef » 2016-04-03 10:23

Det finn säkert också audio-applikationer där Oscon och/eller Poscaps inte är alls lämpliga. Där kraven på hög kapacitans och hög spänningstålighet är hörge än de man kan få i de serierna. Då är de nog bättre att se på el-lyt från någon av de stora tillverkarna med bra prestanda.

Ja, piezo elektriska effekter kan uppstå i keramer. Inte något som jag sett själv någon gång. Jag skulle inte bekymra mig så mycket för det, men vill man vara helt säker så är NP0/COG bättre val. Nackdelen är den dåliga kapacitans/volym kvoten för de typerna. Priset är väl något helt annat också.

Mvh Stefan

Användarvisningsbild
Stef
 
Inlägg: 204
Blev medlem: 2003-10-10
Ort: Oslo

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Stef » 2016-04-03 10:30


Användarvisningsbild
Michael
LEDaren
 
Inlägg: 5938
Blev medlem: 2005-05-18
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Michael » 2016-04-03 11:51

Vad gäller ljud från konding, så bör man tänka att det är åt andra hållet också. Alltså att den blir som en mikrofon. Knacka på en keram och det händer saker. Även stora hålmonterade kondingar har det ju talas om på detta forum och olämpligheten inne i högtalarlådor.

Jag noterar att Kemet skriver "No piezoelectric noise" för sina C0G.

C0G är väl exakt samma som NP0, förvirrande med två namn. Det förekommer också att det skrivs NPO (n p o), men det är väl NP0 (n p noll) som är det riktiga.

Angående kondingar i signalväg... I datablad för OP så kan läsas varning för: Polyester, high-K ceramic, Z5U.
och rekommendation av: Polystyrene, polypropylene, NP0, mica.

//Michael

Användarvisningsbild
Michael
LEDaren
 
Inlägg: 5938
Blev medlem: 2005-05-18
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Michael » 2016-04-06 13:11

Här finns det lite att läsa: AVKOPPLA RÄTT :)

Det börjar så här...
Innehållet i denna skrift är en omarbetning och sammanslagning av artiklar som tidigare publicerats i Elektronik i Norden (fyra artiklar under våren 2009) och Elektroniktidningen nr 1 2009.
Att avkoppla matningsspänningar är något man måste göra på så gott som alla kretskort, men trots att det finns avkoppling i nästan alla elektronikkonstruktioner så är det vanligt att konstruktörer inte har så god insikt i hur man ska konstruera avkopplingen för att den ska bli så effektiv som möjligt. Ofta följer man tumregler med tveksam giltighet, kopierar gamla lösningar eller bara chansar. Resultatet blir ibland att det råkar fungera tillräckligt bra, men i en del fall blir lösningen onödigt dyr eller får sämre egenskaper än den skulle kunna ha, t.ex. när det gäller EMC (elektromagnetisk kompatibilitet) eller störningar på interna signaler.

och detta...
Myten om fördelen med små kapacitansvärden för att avkoppla höga frekvenser härrör förmodligen från att det framförallt förr i tiden fanns ett starkt beroende mellan låg kapacitans (t.ex. i en hålmonterad keramisk skivkondensator) och relativt sett låg ESL, medan högre kapacitans (t.ex. i en elektrolyt) medförde betydligt större ESL. Med de komponenter som är aktuella för avkoppling idag (keramer i storlekar som 0402 och 0603) leder myten oftast fel eftersom ESL är i stort sett oberoende av kapacitansen.

Jag har inte läst allt ännu, men det verkar bra skrivet och läsvärt!

//Michael

Användarvisningsbild
AndersHa
 
Inlägg: 184
Blev medlem: 2016-02-11
Ort: Linköping

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav AndersHa » 2016-04-06 17:59

Det verkar vara en intressant artikel. Ska absolut läsa den :-)

/Anders

Användarvisningsbild
Piotr
 
Inlägg: 12464
Blev medlem: 2005-02-06

Re: PCB Layout, tips o tricks - miniserie för nybörjare o ex

Inläggav Piotr » 2016-04-06 19:14

Finns ju även sådana dära super-låginduktiva specialare som SMD där anslutningen sitter på långsidan i stället för kortsidan som vanligt.

Föregående

Återgå till DIY-forum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Bing [Bot] och 9 gäster