Entkopplung des A/D-Wandlers

Ich arbeite an einem Projekt, das die Verwendung eines AD7656 16-Bit-Hochgeschwindigkeitskonverters erfordert. Dieser Chip wird in einem 64-LQFP-Gehäuse geliefert, was bedeutet, dass das Gehäuse ziemlich klein ist. Da die Prototypenplatinen von Hand gelötet werden, verwende ich 100nF 0603 X7R Entkopplungskondensatoren in Kombination mit 10uF 1210 Keramik als empfohlene Mindestmenge im Datenblatt. Kleinere Kondensatoren kann ich nicht verwenden, außerdem sind die Footprints auf Medium Density eingestellt, um sie per Hand löten zu können.

Leider gibt es keine empfohlene Layout-Spezifikation dieses ICs. Ich habe Probleme beim Verlegen der Entkopplungskappen. Es ist unmöglich, sowohl die 100 nF als auch die 10 uF zusammen nahe am IC zu platzieren und gleichzeitig Platz für die Signale (Parallelbus usw.) zu lassen, die ebenfalls herauskommen.

Jetzt habe ich 2 Möglichkeiten:

  • Ich platziere die Entkopplungskappen auf der Rückseite der Platine, die ich aus Rauschgründen nicht um den A/D und die MCU herum verwende.

  • Ich platziere die Kappen weiter entfernt, aber das kann bis zu einem Abstand von 5 cm reichen.

Das Anbringen der Kappen auf der Rückseite der Leiterplatte scheint die einfachste Lösung zu sein, möglicherweise mit parallelen 2 Durchkontaktierungen nach oben, um den Verlust der Leiterplatte zu verringern. Meine Frage ist, wird dies "funktionieren", dh wie wird sich dies auf die Leistung und den Lärm auswirken? Oder sollte ich besser alle Kondensatoren oben auf der Platine lassen?

Das Analog kommt differentiell oder ist es single ended? Wenn Sie eine höhere Genauigkeit wie 16 Bit erreichen, ist es nahezu unmöglich, dies ohne ein eingehendes Differenzsignal zu erreichen.
Das Signal ist Single-Ended. Die Quelle ist ein Differenzsignal mit relativ hoher Gleichtaktspannung (ca. 12 V) und sehr schwach (Verstärkung bis zu 5000x mit sehr rauscharmen Vorverstärkern). Ja, ich weiß, dass der A/D-Wandler ein SNR von „nur“ 84 dB hat, was eher 14 Bit entspricht.

Antworten (1)

Ich platziere die Entkopplungskappen fast immer direkt unter dem Gerät, für das sie entkoppelt werden (wenn Sie jedoch die 100 nf auf der Oberseite anbringen können, ist das in Ordnung).

Im Allgemeinen möchten Sie 1 Via pro Power-Pin, und Sie möchten das Via so nah wie möglich am Pin und die 100-nF-Kappe so nah wie möglich an den Vias platzieren. Machen Sie auch die Durchkontaktierungen so groß wie sie passen. Dieses Gerät hat kein freiliegendes Pad auf der Unterseite, was die Dinge einfacher macht.

Die untere Schicht wird dann für das Power-Routing verwendet und die obere für Signale.

Die Entkopplungskomponenten direkt unter das Bauteil zu legen, ist in der Regel nur bei der Fertigung ein Problem, da Platinen mit allen Bauteilen oben günstiger sind als Platinen mit beidseitigen Bauteilen.

Derzeit ist es nur ein Prototyp und wird nicht in großen Stückzahlen (weniger als 5) hergestellt. Das Gerät hat jedoch viele Personenleitungen, mindestens 10 analoge Leitungen, die ordnungsgemäß geerdet werden müssen.
Ich stimme zu. Sie möchten unten eine gute solide Masseebene beibehalten, aber die Entkopplung direkt unter den Chip legen, wenn Sie die 100 nF oben bekommen können, wäre das besser, da sie HF-Rauschen entkoppeln und die VIAs ein wenig Induktivität hinzufügen und diesen Job schwer machen.
Um das zu ergänzen, was Kortuk gesagt hat, möchten Sie in einem Produktionsdesign wahrscheinlich auch 10-nF-Kappen, alles unter 100 nF muss wirklich auf der Oberfläche sein, die Induktivität der Durchkontaktierung würde ihre Kapazität bei den Frequenzen, die sie entkoppeln soll, vollständig aufheben.
@ Mark, genau richtig, ich habe aufgehört, da mein Kommentar schon lang genug schien. Als Randbemerkung für andere, Untersuchungen wurden durchgeführt, um zu zeigen, dass Menschen die meiste Zeit (mehr als 90%) glauben, dass sie Probleme mit der Signalintegrität haben, obwohl sie tatsächlich eine Stromversorgungsintegrität haben. Diese Studie wurde an Personen durchgeführt, die bereits professionelle Praktiken befolgen. Ich bin sicher, dass auch Laien wie wir Probleme mit der Signalintegrität haben werden, aber nur eine interessante Randbemerkung.
@kortuk Ich glaube es, es wird nicht viel gelehrt. Das erste Mal, dass ich eine vollständige Welligkeits- / Kopplungsanalyse der Stromversorgung durchführte, war kurz nach dem ersten Mal, als ich einen FCC-Fehler hatte.
@Mark, das ist eine schmerzhafte Art zu lernen, deshalb schlafe ich nachts mit digitalem Hochgeschwindigkeitsdesign an meiner Seite. Es ist mein eigenes kleines Handbuch der schwarzen Magie.
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