Si5351 Generator, ESD Schutz

Jens schrieb:

Nächster Tag: kein Kanal 2! Nix geht auf diesem Kanal. Die Software für 1 und 3 mal auf 2 umgestellt - nix hilft - Kanal TOT.

An was hast du denn deinen SI5351 angeschlossen? Daraus sollte man seine Schlüsse ziehen, nicht reflexartig "Schutzdioden" einbauen wollen.

Jens schrieb:

ich habe mit einem Si5351 an einen ESP32 gebunden.

Jens schrieb:

Die Ausgänge des Si laufen über 100n direkt auf die SMA-Buchse.

Jens schrieb:

Die 50Ohm klappen.

Jens schrieb:

3dB Dämpfer in Pi-Version möchte ich vermeiden.

Soll man die Sätze wirklich verstehen? Wäre da nicht ein Schaltplan sinnvoll?

Eigentlich an nix - ich habe auf die Platine IPXX (männlich verlötet) und 15cm IPXX -> SMA Kabel draufgesteck. Bis dahin hat mir das Specki mit einem 10dB Dämpfer tapfer auf allen drei Kanälen alles angezeigt. Alles abgebaut, IPXX->SMA Kabel dran gelassen - nächster Tag, Kanal tot. Ich habe auch noch mal den Ohmschen Widerstand gemessen. Zwischen Buchse, Kondensator und und Masse -> unendlich. Zwischen Ausgang und Masse -> Null. Ausgangstreiber also weg (der kann thero. 50 Ohm treiben).

Da die meisten von uns mittlerweile in synthetischen Klamotten (ich ganz bestimmt) rumlaufen sollte dies der Auslöser sein.

Nun die Überlegung: wie schütze ich den Ausgang? Und vielleicht (und da schließe ich mich mit ein) wie sieht es mit IdiotenDioden aus - also einfach mal Eingang und Ausgang verwechselt.

So ein Si5153 kostet nicht die Masse, Verluste kann ich natürlich ersetzen. Aber es wird an anderer Stelle wieder passieren und dann habe ich vielleicht gerade keinen Ersatz mehr. Dies will ich möglichst vermeiden. (Haben ist eben besser als brauchen.)

Viele Grüße

@Wastl hast natürlich recht - doch bin ich nicht wirklich ein guter Zeichner.

Jens schrieb:

Eigentlich an nix - ich habe auf die Platine IPXX (männlich verlötet)

Meinst Du einen IPEX-Stecker, auch U.FL genannt?

Hast Du da eine Platine mit passendem Footprint für fertigen lassen oder ist das eher so ein Improvisierter Lochraster o.ä. Aufbau?

Ich frage deshalb weil evtl. die Lötstelle unsauber ist und den Kurzschluss erzeugt. Das würde ich nochmal kontrollieren. Wäre nicht das erste mal dass man stundenlang nach einem Fehler sucht und es hinterher ein mechanisches oder Lötproblem ist.

Ansonsten würde ich mal nach TVS-Schutzdioden für USB 3.0, LVDS etc. schauen. Z.B. PESD5V5C1UL. Die haben nur 0.6pF, das sollte Dein Signal nicht wirklich beeinträchtigen.

Ist halt Nexperia, bei Mouser sind aber grad noch ein paar auf Lager. Ansonsten bei anderen Herstellern schauen, gibt da vergleichbare.

Gerd E. schrieb:

Meinst Du einen IPEX-Stecker, auch U.FL genannt?

Wenn es wirklich die genannten Stecker sind: beachte, dass die nur für 5 Steckzyklen spezifiziert sind. Danach sind die üblicherweise Schrott.

Jens schrieb:

Nächster Tag: kein Kanal 2! Nix geht auf diesem Kanal. Die Software für 1 und 3 mal auf 2 umgestellt - nix hilft - Kanal TOT.

Guck mal ins Datenblatt:

https://www.mouser.de/datasheet/2/368/Si5351-B-1316636.pdf

7.6. Trace Characteristics S.25 unten Figure 16. Recommended Trace Characteristics with Default Drive Strength Setting

Da steht in der Abbildung irgendwas von "Optional resistor for EMI management" neben einem 0-Ohm-Widerstand.

Jens schrieb:

Nächster Tag: kein Kanal 2!

PS: der Pin von Kanal 2 ist aber richtig angelötet?! Im Zweifelsfall mit einer spitzen Nadel oder so direkt an dem Anschlusspin des ICs messen.

Befeuerst du den Si5351 eigentlich mit einem 50MHz-TTL-Oszillator? Das sieht in dem Schaltplan so aus. Im DaBla wird ein 25- oder 27-MHz-Quarz (!) verlangt. "Operates from a low-cost, fixed frequency crystal: 25 or 27 MHz"

Nebenbei: lt. Hans Rosenberg ist es prinzipiell besser, mehrere 100nF-Cs parallel zu schalten als unterschiedlich große parallele Abblock-Cs zu verwenden (dadurch verringert sich die parasitäte Induktivität der Cs mit starkem Resonanzrückgang oder so). "The most misunderstood concept in decoupling" https://www.youtube.com/watch?v=TpXvac1Y3h0

Bjoern E. schrieb:

Nebenbei: lt. Hans Rosenberg ist es prinzipiell besser, mehrere 100nF-Cs parallel zu schalten als unterschiedlich große parallele Abblock-Cs zu verwenden (dadurch verringert sich die parasitäte Induktivität der Cs mit starkem Resonanzrückgang oder so). "The most misunderstood concept in decoupling" https://www.youtube.com/watch?v=TpXvac1Y3h0

Das ist der übliche Youtube verallgemeinerungs-click-bait.

Der Grund der unterschiedlichen Größen ist die Bauform! Damit hast du im Wesentlichen den ESR und die Induktivität in der Hand.

Wenn du wirklich Probleme mit Power Integrity hast, dann sind die Resonanz im C meist das kleinere Problem...

Wenn du 1µF 0402 hin tust, dann bist du eigentlich sehr gut dabei.

"Früher" war 10µF+ eben eher in 1206 oder so verfügbar. Da war das auch sinnvoll 10µF 1206 und dann irgendetwas in 0402 dazuzutun, weil die dinger eben näher rangeschoben werden können und eine kleinere induktivität haben.

Selbiges gilt auch für Power designs... dein 450V Elko oder Folien C hat eben wesentlich schlechtere Parasitics als dein 2220 2,2µF Keramik C den man daneben setzen kann falls notwendig.

Die info (also Bauform) ist aber üblicherweise nicht im Schaltplan ersichtlich ... kann also sein, dass da tatsächlich bastel-typische 1206 oder 0805 mit 0402 kombiniert wurden.

Bei u.fl steckern würde ich übrigens wirklich dort mal keinmessen... also innenleiter am SMA zum Trace am PCB. Hat mich auch schon das eine oder andere Mal mit defektem Stecker erwischt. z.B. gehen die durch drehen auch gerne fast unmerklich in die "Höhe" und haben dann keinen Kontakt mehr.

Ansonsten sollten für die alle USB high-speed dioden passen (also 480mbit). Eine SRV05-4 hätte z.B 4 Kanäle und sollte mit <4pF noch verträglich sein.

Einzeldioden bekommst recht leicht mit <1pF.

Übrigens ist so ein -6dB Dämpfer am Ausgang schon wegen der Anpassung keine schlechte idee... Bei so einem 6dB T-Pad ist der Widerstand nach "unten" deutlich kleiner als 50R...damit ist dann die parasitäre Kapazität der Diode weniger kritisch und der "Vorwiderstand" Richtung Buchse ist für die Schutzwirkung auch nicht unvorteilhaft.

73

Jens schrieb:

@Wastl hast natürlich recht - doch bin ich nicht wirklich ein guter Zeichner.

Der X4 ist nicht gegrounded. Wenn Du das so mit auf die Platine übertragen hast, dann kein Wunder.

@Jens: X4 liegt auf Masse, ich muss in Target nur das Symbol auf's Raster schieben.

@Bjoern: Ich habe 25Mhz draufgelötet -> besser wäre die 27MHz Version.

Ich habe mal die Seite mit dem defekten Port abgelötet und nach oben gezogen und siehe da, direkter Masseschluss am defekten Port - wie ich dass gemacht habe ist mir ein Rätsel. Da mir noch ein paar Nettigkeiten eingefallen sind und ich noch Platz auf der Platine habe, werde ich also ein Paar Dioden an die Ausgänge gefolgt von einem 3dB Pi-Glied bauen. 6dB geht nicht wirklich, denn dann fällt meine Ausgangsspannung unter 2V was sich für Digitalschaltungen nicht wirklich gut macht.

@Helmut: Das mit den 5 Steckzyklen war mir gar nicht bewusst. Macht aber nix, denn die 15cm Kabel sorgen nur für die Verbindung zum Gehäuse und zur Außenwelt - die bleiben also beständig dran.

Viele Dank für Eure Mühe und wer noch Ideen hat - immer her damit.

Bjoern E. schrieb:

Befeuerst du den Si5351 eigentlich mit einem 50MHz-TTL-Oszillator? Das sieht in dem Schaltplan so aus. Im DaBla wird ein 25- oder 27-MHz-Quarz (!) verlangt. "Operates from a low-cost, fixed frequency crystal: 25 or 27 MHz"

Im Datenblatt wird nur Betrieb an 25 oder 27 MHz garantiert. Er funktioniert aber auch an 10MHz (klassische Referenz-Frequenz). Garantiert dir halt keiner. Für Basteleien kann man das machen. Für ein Produkt nicht.

Nebenbei: lt. Hans Rosenberg ist es prinzipiell besser, mehrere 100nF-Cs parallel zu schalten als unterschiedlich große parallele Abblock-Cs zu verwenden (dadurch verringert sich die parasitäte Induktivität der Cs

Ich hab das mal gemessen und hatte auch als Ergebnis dass die Bauform das entscheidende ist. das ESL eines 100nF Kerkos war ungefähr das von einem Draht in der Länge des Bauform ;-) Also schauen was man als Kapazität in der 0402 Bauform bekommt (100n oder 1u). Und mehrere parallel schalten. Was ich damals gemessen habe: Bei 82n war die Serienresonanz sehr viel schlechter als beim 100n aus der selben Serie. Es scheint so zu sein dass die "runden" Werte als Abblock-C optimiert werden und die Krummen nicht. Und das bei Cs aus der selben Serie und das Datenblatt erwähnt nichts davon.

Jens schrieb:

Ich habe mal die Seite mit dem defekten Port abgelötet und nach oben gezogen und siehe da, direkter Masseschluss am defekten Port - wie ich dass gemacht habe ist mir ein Rätsel.

Dann ist auf jeden Fall klar, was los ist.

Willst du nun bei jedem Ausgang jeweils eine Diode von Masse nach out schalten und von out nach Vcc (also in Gegenflussrichtung)?

Eventuell war der nun defekte Si eine Fehlproduktion und es liegt nicht an dir bzw. irgendwelchen unbeabsichtigten Überspannungen?!

Wenn der Si ein digitales Rechtecksignal ausgibt, warum nicht einfach einen Bustreiber wie 74HC245N oder Schmitt-Trigger oder so nachschalten? Die haben entsprechende Schutzschaltungen schon an Bord. (müssen halt nur schnell genug sein für die Nutzfrequenzen)

Georg S. schrieb:

Es scheint so zu sein dass die "runden" Werte als Abblock-C optimiert werden

Gut zu wissen, dann kann man das gegebenenfalls im Auge behalten.

Hans Rosenberg stellt in dem Video eine Variante vor, bei der die Abblock-Cs einen kleinen R in Reihe geschaltet haben. Damit wird jeder Abblock-C automatisch zum Snubber. Die Idee finde ich interessant, man müsste das mal näher untersuchen. Wenn ein einziger der Abblock-Cs als Snubber ausgeführt ist, reicht das möglicherweise schon.

Georg S. schrieb:

Was ich damals gemessen habe: Bei 82n war die Serienresonanz sehr viel schlechter als beim 100n aus der selben Serie. Es scheint so zu sein dass die "runden" Werte als Abblock-C optimiert werden und die Krummen nicht.

Was ist denn eine "schlechte Serienresonanz"? Und was soll bei den "runden" Cs optimiert worden sein, in Anbetracht der Tatsache, dass diese Serienresonanz dann im realen Aufbau ohnehin ganz anders ist ...

Jens G. schrieb:

Was ist denn eine "schlechte Serienresonanz"? Und was soll bei den "runden" Cs optimiert worden sein,

was ich meinte was eine niedrigere Serienresonanzfrequenz. Der 100n hatte eine wesentlich höhere Serienresonanzfrequenz, d.h. weniger ESL als der 82nF. 1uF in 0402 gab es damals noch nicht, deswegen müsste man heute die Messreihe wiederholen.

So ich habe noch mal die Ausgangsstufe umgestaltet -> jetzt bitte nicht, dass kann man besser zeichnen. Die 1.2k Widerstände sind wertmäßig natürlich Quatsch, Bauform 0805 der 0Ohm 1206 als Brücke. der VP Anschluss (5) bleibt frei, denn ich will eigentlich nicht auf die Versorgungsspannung ableiten.

Sieht dass so o.k. für Euch aus?

0805 ist so meine Baugröße, da ich selber ätzend bin, deshalb auch die 0Ohm Brücke.

Wenn Euch einfache Verbesserungen einfallen, dafür bin ich empfänglich!

Viele Grüße

Jens schrieb:

Wenn Euch einfache Verbesserungen einfallen, dafür bin ich empfänglich!

Wie oben schon gesagt, entweder gar nix machen (weil defekter Si möglicherweise Fehlproduktion war) oder Bustreiber-IC oder Schmitt-Trigger zwischenschalten zur Absicherung. Bringt vollen Pegel bei maximalem Schutz.

Naja, bei 200MHz solltest du zumindest dir überlegen, ob du ausgangsseitig zumindest ungefähr angepasst sein willst.

Beim Rechteck ist die 5. ja schon bei 1Ghz...

Typisch ist die ausgangsimpedanz von CMOS in dieser Geschwindigkeitsklasse irgendwo bei 20-30R. Mit 22R ... 33R in serie wärst du also ca dabei.

Übrigens wäre ein 74AUV1G34 mit 1,65V Versorgung und 33R sogar dauerhaft kurzschlussfest... Nur so als Idee... Was du damit machen willst wissen wir ja nicht...

73

Hans W. schrieb:

Übrigens wäre ein 74AUV1G34 mit 1,65V Versorgung und 33R sogar dauerhaft kurzschlussfest...

Das klingt doch gut.

Mir war noch in den Sinn gekommen, dass man einen zwischengeschalteten Bustreiber ja auch mit 5V Versorgungsspannung betreiben kann, dann liegt der Ausgangspegel auch bei 5V. Dann kann man ein anpassendes Dämpfungsglied nachschalten (z.B. von 25 Ohm auf 50 Ohm). Dadurch sinkt der Pegel wieder, aber relativ gesehen nicht allzusehr, weil man ja vorher auf 5V war.

Oder jedem Ausgang einen Emitterfolger oder Sourcefolger nachschalten, wobei der Aufwand sicher höher ist.

Hans W. schrieb:

Nur so als Idee... Was du damit machen willst wissen wir ja nicht...

Da schließe ich mich an.

Die Idee mit dem 74AUV1G34 ist wirklich gut, muss ich mal schauen, wie ich die Spannungsversorgung noch umbaue.

Was ich damit machen will: Beim basteln am Steckbrett ist es super mal schnell (2 und einen halben) verschiedene Generatoren zu haben. Nicht erst irgendwelche Kisten (alte Geräte) zusammensuchen und dann jedes Ding einzeln einstellen. Da sich das Ding in meinem WLAN anmeldet kann ich schnell über die Parameter entscheiden. 2. Ich brauche den niedrigen Frequenzbereich im schulischen Umfeld. Am besten wären da Ausgangsstufen mit Röhren :)) Da muss alles Idiotenfest sein. Wenn man so in eine Physiksammlung schaut, haben dort nur wenige Geräte mehrere Schüler- und Lehrergenerationen überstanden. Die Frage ist eben auch ein wenig die, wie mache ich den Ausgang fest gegenüber Fremdspannungen von außen. Stichwort: Resonanz an Schwingkreisen mit Spulen die Ihr aus der Schulzeit kennt und Schülern, die eben doch mal den Eisenkern einschieben.

Irgendwie schon die Eier legende Wollmilchsau.

Da ja alles auch keinen Platz mehr wegnehmen darf, habe ich mich auf die Variante kein Display, Spannung per USB-C oder 8V-30V und Hutschienengehäuse gelegt. Der ESP32 meldet sich im Heimnetz an oder spannt selber ein WLAN auf. Die Schüler können dann sich per Handy oder Tablet an dem Ding anmelden und experimentieren.

Wie Ihr seht, ist die Ausgangsstufe das eigentliche Problem. Dies ist mir aber erst in der Diskussion mit Euch so richtig klar geworden.

Also wer noch mit liest und eine gute Idee hat - immer her damit. Muss eben auch ins Gehäuse passen.

Bei den richtig ALTEN kann man ja nachschauen: https://bama.edebris.com/ ABER: manches geht eben nicht.

Viele Grüße Jens