Können PCB-Testpunkte eine Rauschquelle sein?

Ja, Testpunkte können wie Antennen funktionieren, sie können wie kleine Antennen funktionieren (und das ist der Grund, warum DRC in PCB-Tools manchmal nach kleinen Kupferstückchen sucht, die nirgendwo hingehen und wie Antennen funktionieren).

Das bedeutet, dass sie Geräusche sowohl abstrahlen als auch aufnehmen können. Aber es hängt wirklich von den beteiligten Frequenzen und der Leiterplattenkonstruktion ab. (Ich denke, dass Antenneneffekte aufgrund der Größe der Spuren und der physikalischen Parameter über 50 MHz Anlass zur Sorge geben würden.) Alles unter MHz, es wäre wahrscheinlich kein so großes Problem.

Es ist im Allgemeinen eine gute Idee, Testpunkte von analogen Eingängen vor Vorverstärkern fernzuhalten (in Sub-uV-Designs sind die analogen Signale so klein, dass ein Messgerät die Signale ohnehin stören würde, indem es auch Rauschen aufnimmt). Nach dem Vorverstärker ist ein guter Ort für einen Testpunkt, wenn Sie Spannungen überprüfen müssen.

Auch im obigen Design sieht es so aus, als gäbe es einen EMI-Filter an den Testpunkten, sodass es möglicherweise keinen großen Unterschied macht, die Testpunkte zu haben.

Der Kurzantennenwirkungsgrad ist proportional zum Verhältnis von Anstiegszeit/Laufzeit und der Länge eines beliebigen Kabels, das an einen Stecker angeschlossen ist.

• Sie wird durch Abschirmung und durch symmetrische Differenzpaare reduziert. Unsymmetrische Paare können immer noch mit dem Gleichtaktsignal strahlen.

• Bei einer Prop-Verzögerung von 0,2 ps / mm mit 5 mm erhalten Sie eine Verzögerung von 1 ps bei einer Anstiegszeit von welchen 10 ns? Das sind fast 4 Größenordnungen Dämpfung im fernen E-Feld über einen sehr kleinen Nahfeldbereich.

• Um das Übersprechen zu reduzieren, fügen Sie gnd hinzu. Schutzspuren oder ein Kupferguss.

• Für H-Felder bräuchte man einen Laststrom.

• Alle verbindenden unsymmetrischen Kabel mit weit mehr als und Testpunkten abstrahlen.

• Von größerer Bedeutung ist die Signalintegrität des Testpunkts ohne Massebezug für eine Federsonde über eine Entfernung von ~ 6 mm in der Nähe.

Als Stripline- und Prop-Delay-Referenz könnte dies von Nutzen sein. Es ist ein großartiger Proto-Shop mit viel Lesematerial. https://www.protoexpress.com/blog/signal-propagation-delay-pcb/

• Da Sie keine Parameter definiert haben, kann ich nur einige allgemeine Angaben machen.

Ich sehe einen 2-Pin-Header für ein ungeschirmtes Kabel. Diese Drähte ergeben viel bessere Antennen als die Stichleitung zu den Testpunkten.

Auf der Platine daneben befindet sich etwas, das wie ein differenzieller LC-Filter aussieht, und die Induktivitäten sehen ziemlich klobig aus, daher gehe ich davon aus, dass dies keine Hochgeschwindigkeitssignalleitung ist.

Also für die Störfestigkeit sollten Sie sich meiner Meinung nach auf Dinge konzentrieren wie:

• welche Art von Signal haben Sie in diesen 2 Drähten (zwei Signale oder differentiell)

• Handelt es sich um ein empfindliches Signal, das abgeschirmt werden muss? oder nicht? ... oder so etwas wie ein Netzteil, das sich nicht wirklich darum kümmert

• Überlegen Sie sich das Design des LC-Filters, schauen Sie sich die Eigenresonanzfrequenz des Induktors an. Wäre eine Ferritperle besser?

• Wenn es sich um ein Differenzsignal handelt, wäre eine Gleichtaktdrossel nützlich? Diese haben auch eine Streuinduktivität. Wenn Sie also beispielsweise Ihre 2 Induktivitäten durch eine CM-Drossel ersetzen, können Sie ein Teil sparen und sowohl Gleichtakt- als auch Gegentaktfilter haben ...

• Auch Ihre Filterkappen haben weniger Induktivität, wenn Sie die dünne Spur zum Boden durch eine breitere Spur ersetzen. Sie können auch mehrere Vias verwenden.

• Ob es sich um 2 Signale oder ein differentielles Paar handelt, wo fließt der Gleichtakt- / Rückstrom?

• Die Filterkappen leiten das Rauschen vom Kabel an ihrem Via in GND ab, wodurch dieses Stück GND eher zu einer Art "Chassis-Masse" wird. Dieser Strom wird irgendwie zurückkehren, um die Schleife durch die Masseebene zu schließen. Was ist sein Weg? Es sollte nicht durch den GND einer empfindlichen analogen Schaltung gehen. Aus diesem Grund ist es normalerweise sicherer, alle Anschlüsse mit ihren Filterkappen dort an derselben Kante zu platzieren, damit das Durcheinander des Gleichtakt-Störstroms in diesem Teil der Masseebene enthalten ist.

Ja, Testpunkte können durchaus Rauschquellen sein, wenn der testpunktierte Knoten hochohmig ist. Bei Hochfrequenzsignalen können sie aufgrund der von ihnen eingeführten Diskontinuität auch eine Verzerrungsquelle darstellen.

Erstes Problem, die Antenne .

Wie Sie sie gezeichnet haben, bilden die Testpunkte kleine Antennen. Dies macht sie anfällig für das Aufnehmen von HF-Rauschen innerhalb und außerhalb Ihres Systems.

• Im digitalen Bereich kann jeder Testpunkt mit einer Impedanz über 10 k (wie internes Pull-up/down bei Logik-ICs) anfällig für HF-Aufnahmen sein.
• Bei Analog hängt die Empfindlichkeit von der Schaltungsimpedanz und dem erforderlichen Signal-Rausch-Verhältnis ab.

In beiden Fällen, wenn der testpunktierte Knoten eine niedrige Impedanz hat und die Integrität des Hochfrequenzsignals kein Problem darstellt , sind die Testpunkte kein solches Problem. (Ich werde weiter unten auf das SI-Problem eingehen.)

Wie kommt es zu diesem Problem? Jede HF-Quelle in der Nähe Ihres Systems (z. B. ein Mobiltelefon) könnte eine „aggressive Quelle“ von HF sein, die dessen Betrieb stören kann. Erinnern Sie sich zum Beispiel an PC-Lautsprecher, die „plapperten“, wenn ein Handy in der Nähe war? Das ist externe HF-Störung.

Zur Produktqualifizierung gehört ein besonders fieser Test: die EMV-Anfälligkeit . Dieser Test dient dazu, die Anfälligkeit des Zielsystems für ein Angreifer-HF-Signal herauszufinden. Der Testaufbau richtet Hochleistungs-HF über ein breites Frequenzband auf das Ziel.

Während des Empfindlichkeitstests werden die von Testpunkten gebildeten Antennen in dieses starke HF-Signal getaucht, und wenn der Testpunkt-Knoten anfällig ist (hohe Impedanz und / oder empfindlich), gelangt diese HF in Ihren Schaltkreis und verursacht eine Fehlfunktion. wie diese billigen PC-Lautsprecher.

Wenn Sie die TPs im Antennenstil unbedingt benötigen und Ihre Schaltung dies zulässt, können Sie die Auswirkungen der Rauschaufnahme abschwächen, indem Sie am Testpunkt eine Kapazität zur Erde hinzufügen. Dadurch wird die HF-Energie des Aggressors zur Erde abgeleitet. Diese Technik ist nützlich für statische Signale wie Logic-Strap-Optionen oder Audiofrequenz-Analog. Es ist nicht unbedingt eine gute Wahl für kritische Signale.

Nun zum zweiten Problem (und begrabenen LED): Impedanzdiskontinuität . Testpunkte, wie Sie sie gezeigt haben, führen einen Signal-Stub ein . Stubs verursachen Reflexionen, die ein Hochfrequenzsignal durcheinander bringen, sei es digital oder analog. Dadurch wird ein Hochgeschwindigkeitssignal verzerrt, was möglicherweise dazu führt, dass Ihr System nicht richtig funktioniert oder zumindest nicht so gut funktioniert.

Wenn Sie den Testpunkt dennoch unbedingt benötigen, reduzieren Sie seine Wirkung, indem Sie ihn neu positionieren, sodass er ohne Stub direkt auf der Leiterbahn liegt . Dies behebt auch das Antennenproblem, indem die Antenne eliminiert wird.

Rahmenherausforderung: Warum sind sie überhaupt da?

Der Zweck von Testpunkten ist der einfache Zugriff auf Signale, die Sie sonst nicht erreichen könnten.

In diesem Fall befinden sich Ihre Signale auf einer Stiftleiste mit Durchgangsbohrung. Sie können bereits:

• Halten Sie eine Sonde an die Pads auf der Unterseite der Platine.
• Löten Sie vorübergehend fliegende Drähte an die Pads auf der Unterseite der Platine.
• Setzen Sie Sonden auf die Kopfstifte, wenn sie nicht angeschlossen sind.
• Wenn angeschlossen, schieben Sie den Stecker nicht so weit auf und befestigen Sie die Sonden an den freiliegenden Stiften.
• Wenn angeschlossen, verwenden Sie einen anderen Header als "Extender" und schneiden Sie etwas Plastik darauf ab, damit Sie Sonden auf die freiliegenden "Extender" -Stifte klemmen können.
• Falls angeschlossen, verwenden Sie eine Nadelsonde oder schneiden Sie die Isolierung ab, um nach dem Stecker auf das Signal zuzugreifen.
• Wenn verbunden, schauen Sie sich die Signale dort an, wo sie am anderen Ende des Kabels herauskommen.

Wenn es sich um ein Signal mit hoher Bandbreite handelt, sind diese Optionen möglicherweise nicht gut genug. In diesem Fall ist jedoch auch ein einfacher Clip-on-Testpunkt nicht gut genug. Sie benötigen mindestens 0 V unmittelbar daneben, und die Leiterplatte sollte darunter eine ausgleichende 0-V-Spur haben. und höchstwahrscheinlich sollte der Testpunkt dann tatsächlich ein Koax-Stecker sein. Und an diesem Punkt müssen wir die Zweckmäßigkeit von J1 in Frage stellen, sodass Ihr Design tiefere Probleme als nur die Testpunkte hätte.

Kurz gesagt, Sie haben sowieso keinen Grund dafür, dass diese Testpunkte existieren, also löschen Sie sie.