Нечетное расположение печатной платы для регулятора напряжения

23

Я занимаюсь реверс-инжинирингом платы, которая имеет Xilinx Spartan 3E FPGA с VCCAUX, питаемым от 2,5-вольтового регулятора. Ниже приведена компоновка печатной платы для регуляторной части цепи, и что-то мне кажется очень подозрительным.

введите описание изображения здесь

Мои извинения за ужасную пикселизацию, это было самое высокое разрешение, которое я мог получить с имеющимся у меня оборудованием. В любом случае, компонент SOT23-5 с маркировкой «LFSB» является линейным стабилизатором напряжения Texas Instruments LP3988IMF-2.5 . Я проследил схему ниже от макета платы:

введите описание изображения здесь

Вы, возможно, уже заметили источник моего замешательства: я понятия не имею, почему они поместили бы резистор 316 Ом прямо на выход 2,5-вольтного регулятора. Все, что делает, это тратит 7,9 миллиампер. Я не могу найти причину для этого. Интересно, это конструктивный недостаток, и этот резистор должен быть подключен к выводу PG, а не к земле? Я трижды проверил оригинальную печатную плату, и она определенно подключается к земле, а вывод PG не подключен ни к чему. Однако, если это ошибка, это объясняет, почему они использовали отдельную трассу на нижней стороне резистора вместо того, чтобы подключать ее к медному заземлению, которое находится прямо там. Я также задавался вопросом, может ли регулятор требовать минимальной нагрузки для поддержания стабильного выхода, но это не относится к этому регулятору. Минимальных требований к нагрузке нет. Я также рассмотрел возможность того, что он был предназначен для более медленного запуска VCCAUX для целей последовательности операций для ПЛИС, но при чтении таблицы данных это также не подходит - нет строгих правил последовательности для включения Spartan 3E.

Может ли кто-нибудь придумать причину, по которой кто-то намеренно поместил бы резистор 316 Ом прямо на выход регулятора 2,5 В? Я подумал, что это может быть выходной резистор для выходного конденсатора, но это кажется слишком низким значением для этого.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Возможно, эта дополнительная информация поможет. Таблица данных для Spartan 3E определяет, для чего используется источник VCCAUX:

VCCAUX: Напряжение вспомогательного питания. Поставляет цифровые часы-менеджеры (DCM), дифференциальные драйверы, выделенные контакты конфигурации, интерфейс JTAG. Вход в цепь сброса при включении питания (POR).

DerStrom8
источник
Вы уверены, что один конец этого резистора заземлен? Этот регулятор даже не требует минимальной нагрузки, чтобы оставаться стабильным.
Brhans
Я абсолютно уверен, что нижняя сторона резистора заземлена. Я забыл упомянуть, что я также рассмотрел требования к минимальной нагрузке, но, как вы заметили, это не относится к этому регулятору.
DerStrom8
1
Я подозреваю, что это связано с тем, что регулятор не обеспечивает никакой защиты от обратного тока. Он выбран опытным путем, чтобы все конденсаторы, подключенные к выходному разряду, быстрее, чем ожидается падение напряжения на входе при отключении питания.
Фотон
1
@TimWescott Нет, 2.5V ТОЛЬКО идет на выводы VCCAUX FPGA, а VCCAUX не используется для питания входов / выходов.
DerStrom8
1
@Justme Да, я измерил это. Код на резисторе 49А. Стандарт EIA-96 используется для кодирования 1% SMD резисторов, который состоит из числовых кодов 1-96, за которыми следует буква A / B / C / D / E / F / H / R / S / X / Y / З. Цифровой код указывает значение, а буква указывает множитель. В этом случае «49» соответствует «316», а «A» соответствует множителю «1». Следовательно, значение составляет 316 * 1 = 316 Ом.
DerStrom8

Ответы:

36

Я бы сделал такую ​​же конструкцию, чтобы уменьшить погрешность регулирования динамической и статической нагрузки.

Детали по причинам очевидны в таблице.

  • посмотрите на ошибку регулирования динамической нагрузки и ошибку регулирования шага входа.

  • Я могу только догадываться, какой бюджет ошибок имел в виду разработчик, но для каждого LDO характерны вышеуказанные ответы, хотя это FET LDO - исключительно низкое энергопотребление и напряжение отключения.

    • Ошибка 5 мВ {шаг ввода = 0,6 В} с шаговой нагрузкой 1 мА, ошибка 200 мВ с шаговой нагрузкой 150 мА *
    • погрешность регулирования статической нагрузки оценивается только выше 1 мА как 0,007% / мА. Это подразумевает, что оно хуже 1 мА и улучшается при фиктивной нагрузке 7,6 мА, к удовлетворению проектировщиков. Это также улучшает вышеуказанную динамическую погрешность регулирования шаговой нагрузки. *

Этот 1 мА обеспечивает время спада привода Gate для ускорения реакции. 7,6 мА даже лучше с уменьшением отдачи выше этого.

  • Ошибка регулирования статической нагрузки вызвана только тем, что RdsOn PFET, используемого в LDO, делится на его внутреннее усиление контура. Это верно для любого регулятора напряжения, будь то FET или BJT. Но усиление бесконечной петли может увеличить ошибки стабильности или большее количество звонков при определенных условиях нагрузки (ESR, C), поэтому оно конечно.

Подозрительное? Ни за что

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
источник
6
Вы тоже получите больше опыта. У меня есть 40 лет этого.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2
Или представьте, что ступенчатая нагрузка является поглотителем ступенчатого тока, а LDO - источником напряжения с некоторым пределом GBW. это ВСЕГДА ограничивает скорость нарастания в любом линейном приводе и даже приводную нагрузку Logic IC pF. Эта задержка или скорость нарастания в обратной связи по ошибке вызывает ошибку +/- при повышении выходного напряжения + или при понижении тока нагрузки. это стандартный тест стабильности для любого регулятора напряжения. ЧАСТО СДЕЛАНО от 10% до 100% до 10%, чтобы дать лучшие результаты, чем от 0 до 100%. Так что предварительная загрузка, если ваша фактическая нагрузка 0 статическая и высокая динамическая.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2
это зависело от коэффициентов амплитуды тока приложения и нагрузки в устойчивом состоянии (мкА). В таблице отсутствуют магические числа, но я бы рассмотрел максимальный номинальный ток 5% в качестве предварительной нагрузки, а затем подтвердил бы все источники погрешности регулирования (статический, шаговый источник V и шаговая нагрузка I), чтобы получить один из них с наилучшим запасом для отклонений. в части GBW. Это является обязательным условием для мобильных устройств с низкой Rx-мощностью и высокой Tx-мощностью, но при этом минимизировать потерянную мощность, чтобы достичь стабильности RF во время включения пакета несущей. кажется, у дизайнера та же мудрость, что и 5% от 150мА это что?
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
3
@ SunnyskyguyEE75 «Ошибка 5 мВ при шаговой нагрузке 1 мА, ошибка 200 мВ при шаговой нагрузке 150 мА» - я вижу ответ на шаговую нагрузку 150 мА на рисунке 15/16 таблицы, но где вы найдете ответ на шаговую нагрузку 1 мА при ошибке 5 мВ? Я
пролистал таблицу данных
3
Good Eye @marcelm На самом деле это была линия 9.2.3 с шагом +/- 0,6 В, затем «ошибка 5 мВ при нагрузке 1 мА,
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
5

Как уже указывалось в некоторых других комментариях, резистор 316 Ом размещен там, чтобы позволить цепи регулятора напряжения иметь некоторую способность поглощать некоторый ток в случае, если шина 2,5 В получает некоторую утечку из шины более высокого напряжения. Эта утечка обычно приводит к отключению выхода регулятора, его повышению и повышению напряжения. Проектировщик делает компромисс между конструкцией и потреблением, чтобы учесть нагрузку по сравнению с величиной дополнительной нагрузки, которую резистор размещает на регуляторе напряжения.

Условия утечки могут существовать при включении питания и последовательности выключения питания сложных полупроводниковых устройств, и способность приемника может быть важна для контроля.

В некоторых случаях регулятор напряжения может иметь функцию, называемую блокировкой перенапряжения, которая отключает регулятор, если выходной сигнал повышается слишком сильно. Это может пагубно сказаться на работе системы, особенно если индикаторный индикатор работоспособности (PG) контролируется для управления цепью регулятора напряжения на сложной плате. Текущий резистор-поглотитель может играть роль предотвращения неожиданного отключения из-за небольшого количества утечки в конкретную шину.

Майкл Карас
источник
4

Я не уверен, что резистор заземлен. Я пометил части, и медь льется в соответствии с вашей «обратной инженерией».

введите описание изображения здесь

Если R14 был заземлен, то почему бы впустую, если рядом с ним есть GND? Как вы проверили, что он был заземлен? ты просто гудел между строк? Существует очень высокая вероятность того, что с этой стороны свисает светодиод на землю. Это обеспечило бы визуальную индикацию 2,5 В под напряжением, и резистор около 316R был бы в порядке для КРАСНОГО / ЖЕЛТОГО / ЗЕЛЕНОГО светодиода (4 мА). Это может дать «указание» короткого замыкания, если вы неправильно прочитали цифровой мультиметр или в зависимости от особенностей цифрового мультиметра.

https://reference.digilentinc.com/_media/s3e:spartan-3e_sch.pdf Это эталонный дизайн для спартанского 3E. На регуляторе 2,5 В имеется нагрузка 2 к2, а на 3 на 3 также горит светодиод. Это могло бы обеспечить некоторое демпфирование цепи ниже по потоку

JonRB
источник
9
If R14 was grounded, why would a via be wasted when there is GND pour right next door to it.Я упоминал об этом и в своем оригинальном посте. Это также не имело никакого смысла для меня. How did you test it was ground? did you just buzz between lines?Я провел измерения между несколькими известными точками заземления, в режиме сопротивления, в режиме непрерывности и в режиме диода. Режим непрерывности и сопротивления показывает 0,2 Ом, а диодный режим показывает 0 Вольт, что указывает на явное короткое замыкание. There is a very high chance there is an LED to ground hanging off that via.На этой плате нет светодиодов. 2,5 В подключается только к FPGA VCCAUX
DerStrom8
Может ли соединение подключаться к другому заземлению? Возможно, это будет AGND, когда рядом с ним будет DGND, или что-то в этом роде?
Очаг
2
@ Сердце, это было бы невероятно плохим решением (но возможно ...). Расколотые земли остались в прошлом, но что более важно, ток хочет вернуться к своему источнику, который находится рядом с выводом 2 U4. Всегда думай о пути возврата
JonRB
@JonRB Я не знаю много о быстродействующем цифровом дизайне, поэтому я просто делаю предположение. Это не казалось разумным выбором для меня, но тогда ни один не добавляет это через.
Очаг
1
Это многослойная печатная плата или что с обратной стороны?
Eckes