TODOPIC

FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: damago en 23 de Octubre de 2007, 06:18:04

Título: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: damago en 23 de Octubre de 2007, 06:18:04
Buenas,

INTRODUCCION

Les cuento un poco el caso: se trata de una maquina que lleva 4 cpus con HC12 (16bit) y una con coldfire (32bit). A parte de eso algunos paneles grandes (50x50 cm) con driver de leds, leds y displays. Y un cableado que una cada cosa (cables sin apantallar, y probablemente no muy bien distribuidos). La cosa es que de primeras, las mediciones de emision en el laboratorio son un poco desastrosas, asi que decido rediseñar una de las CPU y ver como afecta cada cambio para trasladarlo al resto de cpu's.

Las cpu eran todas de 2 capas. Ahora he rediseñado una de ellas a 4 capas y se ha obtenido mejoras notables.  Las mediciones que voy a mostrar es con todos los cables de la maquina conectados, excepto los de alimentacion de las cpu (bueno si alimentamos una cpu, la que estamos probando claro)
- La grafica rad02 es con la placa original (2 capas)
(http://static.zooomr.com/images/3571714_93f99b0f49.jpg?r=360)
- La grafica rad07 es con los planos de alimentacion (4 capas, signal-GND-VCC-signal). Se observa como a partir de los 130Mhz aprox. es donde mejora mucho. A parte los ruidos de banda estrecha (picos en la grafica) en 32, 48 y 64Mhz se ven reducidos tambien.
(http://static.zooomr.com/images/3571712_007afee380.jpg?r=360)
- La grafica rad09 es (a parte de los planos) con ferritas en todos los pines de I/O (arrays de ferrita smd montados en la placa).
(http://static.zooomr.com/images/3571711_063f66349b.jpg?r=360)
Se observa como la zona alrededor de 112Mhz aprox. es donde mejora bastante las emisiones. Coincide con su zona de maxima impedancia (parece 'logico' que su efecto sea en esa zona).

El problema es la zona entre 30Mhz y 60 Mhz aprox, para la cual ninguna de estas soluciones (planos y ferritas) parece que tiene efecto, y a pesar de no exceder el limite (linea roja) por unos 6dB, me comento el tecnico que para ir seguros a certificacion deberia tener un poco mas de margen, a parte que al colocar todas las CPU puede empeorar la situacion.

FIN INTRODUCCION

CUESTION
Esta cpu, va unida mediante un cable plano de 34 vias (de unos 10cm) a otra placa enorme (50x50cm aprox.) con driver de leds, leds y displays.
Si desconecto este cable, ese ruido entre 30 y 60Mhz baja mucho, luego mi pensamiento es que las pistas que hay en la placa de leds son muyyy largas, y estan haciendo de antenas para el ruido presente en las lineas que llegan al cable plano. Casi todos los pines del cable son lineas de datos para los drivers (1,0,0,01,1,0,.... depende la situacion).
No creo que el cable tenga la culpa (es relativamente corto, respecto a la longitud que luego prolongan en la siguiente placa esas señales). Eso si, el cable no sigue una disposicion tipo sg-gnd-sg-gnd-sg-gnd, porque se me haria un conector de casi el doble de pines. Es mas bien algo asi: gng-sg-sg-sg-sg-sg-sg- (mal hecho, pero creo que ese cable no tiene la culpa).
La placa enorme es de 2 capas, luego los retornos de corriente pueden tener problemas (no muy cerca de la pista de señal).

Que recomendaciones me podrian dar para la siguiente visita al laboratorio:
- rehacer la placa grande con 4 capas??? (caro)
- probar a poner optoacopladores en la salida de la CPU para romper el camino electrico y asi el ruido??? algun tipo recomendado, que lleve muchos optos integrados en un solo chip?
- no he probado tampoco filtros LC o RC, solamente ferritas o resistencias en serie con los pines I/O

Alguna idea diferente por donde atacar el problema? no tuve mucho tiempo para probal mil cosas, pero yo CREO (por eso no estoy seguro) que la culpable es la CPU y la otra placa es un poco pasiva y son esas megapistas las que deben estar radiando.
Creo que tb llevare una placa de las grandes sin componentes para comprobar esta afirmacion.

El problema es que alquilan el laboratorio un dia entero, y no quiero 'desperdiciarlo', si no llevar cosas preparadas.

Igual esta muy resumido y con pocos datos para hacerse una idea. Si alguien esta acosutumbrado con estos temas, y necesita mas informacion se la paso sin problemas.

OTRAS PRUEBAS
Igualmente cuando haga la visita al laboratorio, comentare los resultados obtenidos con las pruebas realizadas.
He de comentar que tb rediseñe esa misma placa con 2 capas, ferritas y filtrado en las alimentaciones del micro y el oscilador (inductancias de 10uH). Las inductancias no tenian ningun efecto en mejorar el ruido, las ferritas mejoraron solo la parte alrededor de 112Mhz. Lo demas mas o menos quedaba igual.

Por ultimo, por curiosidad diseñe la misma placa de 4 capas, pero utilizando el espacio libre de las capas de señal con relleno de masa. No tenia ningun efecto en la mejora del ruido. De hecho habia leido que incluso podria ser perjudicial, y que lo mejor era utilizar el plano de masa y punto. En este caso, apenas hay diferencia entre la placa con relleno y la sin.

Otra cosa, se me olvido algo importante: el oscilador de la CPU es de 16Mhz y el micro trabaja a 24Mhz (tiene un PLL interno). No son diseños de alta velocidad jeje pero aun asi dan un monton de problemas en el laboratorio de EMC.

EDIT: la placa original lleva un oscilador de 16Mhz y el micro trabaja a 24Mhz. La placa de 4 capas lleva un oscilador de 12Mhz y trabaja 24Mhz (me cole y compre de 12Mhz).

Un saludo. Dani.

Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Azicuetano en 23 de Octubre de 2007, 07:41:35
Hola Domago.

Una vez me recomendaron un libro muy bueno.

"Interferencias Electromagnéticas en Sistemas Electrónicos" (MARCOMBO)

Josep Balcells
Francesc Daura
Rafael Esparza
Ramón Pallás

Ninguna página de ese libro tiene desperdicio. Yo lo tengo y creo que te puede ayudar mucho en tu tarea.

PD: Con las pruebas que dices que habeis hecho no creo que tengais ningún problema en gastaros los 4 duros que vale el libro  :D :D. Suerte!!


Un saludo desde Alicante.
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: damago en 23 de Octubre de 2007, 08:09:21
Hola Azicuetano,

yo me compre: Compatibilidad Electromagnetica. Diseño de modulos electronicos (MARCOMBO)
Joan Pere
Lopez Veraguas.

Tb creo que no esta mal. De todos modos he visto en la web que el tuyo casi tiene el doble de paginas y habiendomelo recomendado le echare el ojo. De todos modos si lo compra alguien sere yo, porque la empresa se gasta lo justo y necesario jeje.

Tb, aunque no quede muy bien, me he descargado algun otro libro de autores extranjeros conocidos, los cuales no he leido todavia.

Thanks.
Un saludo paisano (yo desde Valencia)
Dani.
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: damago en 23 de Octubre de 2007, 18:49:46
Hola JCC40,

si, aqui en españa se obtiene el marcado CE (en lugar del FCC).  Si, creo que tb probare los filtros smd de 3 pines o en array para minimizar espacio (son muchos pines los que tiene el conector).
La señal mas rapida en el conector es el reloj (alrededor de 1Mhz). El resto de señales (unas 28 señales de datos) son aleatorias (en funcion los leds que se quieren encender) pero nunca mas rapidas que el reloj.
Estas señales van en rafagas, no es continuo (digamos que ocupan unos 200us, y se repiten cada 1ms, luego hay otros 800us con las lineas de datos sin moverse). Estas graficas fueron tomadas solo con la señal de reloj activa, y el resto de señales fijas a nivel bajo. Hay otra señal de strobe que simplemente es un pulso de unos 150ns cada 1ms.

No son frecuencias muy rapidas. Probare el opto que me aconsejas, y algun otro optoacoplador tipico (diodo led-transistor) como el CNY74-4 (mas economico).

Respecto a poner una carcasa metalica, no creo que sea util en este caso, ya que pienso que la cpu no radia por si misma esas frecuencias (entre 30 y  60mhz), si no que es a traves del cable plano y las pistas de la placa gigante por donde radia (creo). Aun asi, otra de las cpu de la maquina, si que llevara carcasa metalica (esa es mas problematica).

No podemos separar la certificacion por placas diferentes. Hay que certificar el conjunto.

Muchas Gracias.

Un saludo. Dani.
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Kid_Bengala en 30 de Septiembre de 2008, 15:24:40
Hola,

¿Estas graficas estan echas con un analizador de espectro?. Nunca he utilizado uno y ya me gustaria utilizar uno ¿Aparte de medir EMC que usos podriamos darle?. gracias.

saludos de antonio
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Fer_TACA en 30 de Septiembre de 2008, 18:05:54
Hola amigo:
has probado a colocar unos finales de buses en cada lina de datos. Estos consisten en una red r-c, esto amortigua bastante el ruido.
Por otra parte me imagino que al aumentar el numero de capas, algunas de ellas sean planos de masa.
Normalmente en mi emprea para pcbs de 4 capas solemos utilizar las capas externas como señales y las internas como planos de masa, uno unido a +Vcc y el otro a GND.
Tambien es importante  no rutar las señales de los osciladore y/o cristales en forma de T si van a varios integrados, sino más bien en forma de Y con la union lo más proxima al pin del integrado.
Por lo que comentas tambien dices que se puede acoplar por los cables, me imagino que en cada linea( entrada y salida de cada tarjeta) habrás colocado una pequeña ferrita.

La verdad es que el EMC es una cosa muy complicada de resolver cuando se pone a dar guerra.

Otra cosa importante: Hay una cas que se llama WURT (creo) que se dedica a la venta de componentes para EMC, ademas asesoran en base a tu diseño cual es la mejor forma de poder resolverlo. Bueno no se si la empresa se llama asi pero si no mañana te pongo el nombre y el link

Fermin
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Kid_Bengala en 30 de Septiembre de 2008, 20:38:27
Interesante el tema, se ve que ambos entendeis del tema. A ver si nos podeis instruir mas, para aprender (por lo menos yo que no tengo ni idea, mas que lo justo jejeje).

Fer_TACA, sobre lo de rutear señales en Y ¿a que te refieres? es que no lo he entendido muy bien.

saludos de antonio
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Fer_TACA en 01 de Octubre de 2008, 10:04:59
Hola KId......

Adjunto una imagen rapida de la conexion en Y lo más cerca de los pines.
Tambien es bueno que las señales de reloj vayan protegidas entre unas lineas de GND.

espero que lo entiendas.

Fermin
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Kid_Bengala en 01 de Octubre de 2008, 10:37:41
Hola KId......

Adjunto una imagen rapida de la conexion en Y lo más cerca de los pines.
Tambien es bueno que las señales de reloj vayan protegidas entre unas lineas de GND.

espero que lo entiendas.

Fermin

Ahora si lo he entendido, habia pensado en unas bifurcaciones antes del integrado, por la placa. muchas gracias.

saludos
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: Kid_Bengala en 17 de Mayo de 2009, 11:58:46
En que quedo la cosa dani?

saludos de antonio
Título: Re: Alguien con experiencia en EMC..... para resolver dudas...
Publicado por: damago en 24 de Mayo de 2009, 06:14:24
Hola Antonio,

en realidad no puedo contarte mucho mas. Cambie de trabajo hace ya tiempo, y por lo que se, no hubo interes por resolver el problema.

Un saludo Dani.