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【Distance2Go试用06】Distance2Go硬件方案详解 -- Power, Debug & Antenna

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    发表于 2018-12-26 10:16:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    本帖最后由 懒兔子 于 2018-12-26 11:18 编辑

    Power

    Distance2Go的电源包含3个输入源和三个电源输出域。通过拆分独立的电源输出域,可以减少不同电源域或器件间串扰。所有LDO都带有EN控制引脚,但是默认情况下都不进行控制,在5V电源达到输入要求后,各个LDO会自动使能。


    输入源分别是:
    • 主板Micro USB 5V输入
    • 调试器(J-Link-OB)Micro USB 5V输入
    • GPIO 5V引脚输入


    电源输出域包括:
    • VCC_3V3_BGT – 模拟电路电源
                BGT24MTR11、运放电路和MCU ADC供电
    • VCC_3V3_MCU – 数字电源
                MCU的数字电源部分
    • VCC_3V3_PLL – 时钟电源
                SPXO和LMX2491时钟电源


    Power00.PNG



    MCU和PLL电源都采用TI LP5907 LDO。120mV压降,250mA输出电流,PSRR(PowerSupply Rejection Ratio,电源抑制比)高达82dB(@1KHz)。

    Power01.png


    模拟电源部分采用TILP5912 LDO。95mV压降,500mA输出电流,PSRR典型值为75dB(@1KHz)。

    Power02.png



    另外在电源模块里还通过分压电阻和运放生成了一个1.65V基准电压,用于给IF运放电路提供偏置电压。

    Power03.png



    另外在SPXO、PLL和MCU ADC的电源入口测都放置了MurataBLM18PG600磁珠(60ohm@100MHz),用以对模拟电源进一步过滤高频噪声。

    Power04.png Power05.png


    BLM18PG600磁珠的阻抗特性曲线如下:

    Power06.PNG



    Debug

    Distance2Go的调试模块是一个独立的硬件部分,由XMC4200MCU实现J-Link-OB板载调试器。和ST的NUCLEO类似,Distance2Go的调试模块也可以手动掰断与主板分离使用。

    Debug00.png



    从原理图来看,Debugger的时钟使用独立的12MHz晶体,有三个主要接口:USB Device、JTAG/SWD和UART。很简单,USB用于连接上位机和IDE,JTAG接主板MCU进行仿真和调试(兼容SWD模式)。UART也连接到主板MCU,可以实现通过J-Link的USB虚拟出一个CDC设备来访问主板MCU串口,以获取Debug Log等信息。

    虽然硬件是Infineon设计的,但是Debugger的软件部分是由Segger公司提供的。

    Debug01.png



    Debugger也有自己的独立电源,Infineon的IFX54211MB LDO,虽然只有150mA能力,但是放在这里已经够用了。

    Debug02.png



    Antenna

    关于天线部分,由于兔子是做数字的,实在无话可说Orz。就放一张AN里的PCB照片和仿真结果吧。

    ANT00.png



    最后聊一下PCB材料和叠层。Distance2Go使用了RO-4350B和FR4混合板材压制,6层板外加三种盲孔(Top层到2、3、4层)。虽然部分中间层使用FR4可以降低一些成本,但不要过多指望,想要DIY的小伙伴就洗洗睡吧。另外中间层FR4的厚度会受到板材加工影响变得不均匀或者个体差异较大,Infineon通过仿真认定这种厚度差异不影响RF性能,但是我不认为Infineon完整考虑过宽温度范围下的形变影响。所以真正用在产品中前还需要尽可能的进行测试。

    完整的PCB叠层如下,Bottom层只有天线,Top层为器件层,第二层和第四层分别为Top层和Bottom层的参考GND,中间两层为信号层。


    ANT01.png



    更新最新的原理图、PCB工程(Altium Designer),Gerber以及3D PDF文件:
    Distance2Go_V1_1_3D.PDF (5.69 MB, 下载次数: 8)
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     楼主| 发表于 2018-12-26 11:18:35 | 显示全部楼层
    原理图、PCB工程(Altium Designer),Gerber以及3D PDF文件已更新
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    发表于 2018-12-28 10:54:44 | 显示全部楼层
    哇哦,大兄弟写的东西真不错
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     楼主| 发表于 2018-12-29 16:45:53 来自手机 | 显示全部楼层
    satoll 发表于 2018-12-28 10:54
    哇哦,大兄弟写的东西真不错

    过奖过奖,等这个分析做完了,汇总一个pdf文档出来
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