我正在更换已投产多年的 DSP 板。 我从一位退休的工程师那里继承了该项目。
原始电路板包含以下器件：TMS320F2812ZHHA
新型(成本更低)板包含此器件：TMS320F2812ZAYA
电路板之间的差异：
1.旧系统有三块 PCB ,新系统有两块 PCB。 新电路板是主板(I/O、24V 墙壁电源和直流电源输入、两个电源)。 DSP 电路板包含模拟生成和接收以及 DSP 和两个电源)
2.以前在自己电路板上的电源、1.9V 和模拟电源(24VDC)已移至 DSP 电路板。 5.0V 和3.3V 已移至主板。
3.各种功能已被剥离,以节省板级空间(主要是由于连接器和额外的 I/O ,大多数客户不使用)。
4.如上所述、DSP 的封装已更改。 具有相同的引脚排列和相同的焊球配置、但封装不同。
5.主板堆叠完全相同,电源平面几乎相同,甚至在形状和组织上也是如此。
6.电路板分为六层、三个信号层和三个电源平面层。 1盎司铜。
7.电路板将使用外部锁存器和 R2R DAC、运算放大器和模拟开关的 DSP 构建的正弦波传输到功率大约为1.4瓦的 RMS 超声波器件。 信号在接收器处捕获、由 DSP 的 ADCIN0信号返回和放大并捕获、并转换为数字数据进行处理。
8、我确认布局几乎是一样的。 在 DSP 和模拟组件周围、所有旁路平面、模拟接地平面、电源平面等都尽可能接近相同值。 原始电路板通过磁珠和3.3V Digital 上的简单 LC (磁珠)滤波器将隔离模拟接地连接到数字接地、以生成3.3V 模拟电源。 原始电路板的 ADC 读回非常清晰、当 DAC 以中压(即启动电压)进行驱动时、读取输出时的抖动非常小。 新电路板上的噪声是许多 LSB、不知道确切的数量、因为我无法访问或深入了解 DSP 上运行的微代码。
9.新董事会的第一版还有其他问题。 设计出错。 模拟电源(24VDC)设计存在缺陷/源自3.3V 开关输出、该输出无法处理模拟发送器和放大器导致的突然负载变化。 使用评估板、我使系统启动和运行得更可靠、但当时注意到了噪音。 我将3.3V 模拟的 LC 滤波器替换为5.0V 至3.3V TI LDO、以确保3.3V 模拟干净且隔离。 我从模拟接地端移除了磁珠、并将其绑在 LDO 附近的一点。 除通过该一点外、模拟接地与数字接地完全隔离。 我已经验证24VA 模拟电源和3.3VA 是干净的。
尽我所能用全新电路板总结此问题：
新系统运行良好。 和之前运行相同固件和配置的设计的性能、 然而、当 ADC 读取中性数据时(DAC 驱动的是中等电压、约为8V 且没有变化)、新电路板上的软件会在 ADC 输入上看到噪声、而旧电路板上不存在该噪声。 这种噪音可能不会影响性能(星期一对完全组装的原型进行的校准将决定这一点)。 但是、作为一名工程师、我认为必须解决这些噪声问题。
我尝试影响该噪声的因素有：
1.我尝试在各个点短接模拟和数字接地平面、看看噪声是否会降低、检查是否有接地回路。 没有影响。
2.我尝试在模拟地和数字地之间放置一个磁珠和一个5欧姆的电阻。 每个实验都没有效果。
3、我尝试在24VA 模拟电源上添加更多的大容量电容(新电路板版本2的大容量电容是第一版和旧电路板版本3.3VA 和3.3VD 的两倍)。 没有影响。
4.我试图改变 Vref 电容器从10uF 常规到三星10uF 低 ESR。 没有区别。
5.我尝试从台式线性电源驱动24VA 模拟电源。 没有区别。
6.我发现在 ADC 输入上的自动路由错误,导致它通过大功率运算放大器部分。 我在一侧钻走线、在另一侧切割走线、空气将 ADC 信号从源配对到目标、没有任何差异。
7.我验证过 DSP 或主板上的任何平面之间或任何平面之间没有接地环路。
8.我唯一能够使噪声更糟的办法是在 R2R 电阻梯后面接触运算放大器增益级的负输入。 这证明了没有任何运算放大器对输入非常敏感。 我还通过向24VA 模拟电源添加电阻桥臂使噪声变得更糟。 更多的大容量旁路(22uF)解决了这个问题。 但没有电阻桥臂天线的更多旁路对原始症状没有影响。
今天、我注意到不同电路板的封装变化。 我怀疑还有器件修订版本更改、有吗？ 上述器件之间是否存在可导致此噪声的任何差异？ 是否有办法最大程度地降低噪声？
我不知道。 任何 kibitz 都将非常感谢。
