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)
- 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.
- 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).
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.
