Оптимизация цепи питания регулятора для низкого уровня шума?

Цепь регулятора

Я пытаюсь понять прикрепленную схему. Это стабилизатор ADP3333ARMZ-3.3-R7, обеспечивающий 3,3 В для аналоговой системы. Моя цель состоит в том, чтобы иметь регулятор с очень низким уровнем шума и силовую схему для подключенной к нему аналоговой схемы с разрешением 16 бит, но я обеспокоен тем, что эта конструкция не оптимальна для низкого уровня шума. Катушка индуктивности указывает на то, что это шумный регулятор? Рядом с катушкой индуктивности находится импульсный резистор, который также звучит так, как будто он ожидает шума. Есть ли лучший регулятор для использования в приложениях с низким уровнем шума? Кроме того, можно ли заменить поляризованный конденсатор на неполяризованный? В техническом описании стабилизатора ADP3333 указано, что он может иметь конденсатор всего 1 мкФ — почему конденсатор на входе 10 мкФ? Люблю любые идеи о том, как оптимизировать эту схему.

Ответы (3)

Практически все LDO очень тихие, ферритовая бусина (индуктор с большими потерями переменного тока) предназначена не для подавления шума от самого LDO, а для фильтрации любого УКВ-шума, исходящего от основного источника питания, ферритовые бусинки лучше всего подходят для подавления шума. от 10MHz-1GHz (они работают на более высоких и более низких частотах, но это самый распространенный диапазон).

На странице 8, на рисунке 19 таблицы данных показаны характеристики подавления шума LDO, на частоте 1 МГц коэффициент подавления пульсаций составляет около 40 дБ для нагрузки 500 мА, 40 дБ - это 100-кратное уменьшение амплитуды пульсаций напряжения. 40 дБ на частоте 1 МГц — это неплохо для LDO, если на вход подается 10 мВ (что достаточно шумно), то на выходе будет всего 100 мкВ (на третьей странице написано «Выходной шум 10 Гц — 100 кГц: 45 мкВ (среднеквадратичное значение), так что для начала у него довольно чистый выход, и линейная стабилизация 40 мкВ на 1 В изменения входа выглядит довольно неплохо).

АЦП, скорее всего, добавляет по крайней мере еще 20-40 дБ PSRR (коэффициент ослабления источника питания) на частоте 1 МГц, поэтому вы уже видите шум на уровне ~ 1-10 мкВ, что в 5-50 раз меньше, чем LSB 16-битного АЦП, работающего на 3,3В. Теперь PSRR АЦП и LDO будут ухудшаться на более высоких частотах, но то же самое будет и с входным затуханием вашего АЦП (у них есть внутренние ограничения полосы пропускания, поэтому шум, намного превышающий вашу частоту дискретизации более чем в 10 раз, вряд ли будет проблемой, если только он не будет действительно большим по амплитуде )

На самом деле такие вещи, как связь и паразитные индуктивности, вызывают гораздо больше проблем с шумом, поэтому я бы сказал, что этот LDO, скорее всего, подойдет для вашего приложения.

Теперь, что касается других ваших вопросов: да, вы можете заменить поляризованный колпачок на неполяризованный, но, поскольку они обычно дороже и имеют более высокое ESR, я не уверен, в чем будет преимущество.

Нет никаких причин, по которым вы не могли бы изменить входной конденсатор на 100 мкФ или 1000 мкФ, это просто колпачок фильтра, его значение не слишком важно. В техническом описании указано только то, какая выходная емкость вам нужна, потому что некоторые (но не многие) LDO могут стать нестабильными, если выходной емкости недостаточно или слишком много, его внутренний контур управления запутывается. Они просто говорят, что он по-прежнему будет работать с выходной емкостью всего 1 мкФ, поэтому вы можете использовать всего один очень крошечный керамический конденсатор в качестве крышки выходного фильтра — это в основном экономит место и деньги.

Взгляните на рисунок 2 на странице 1 таблицы данных «Типичная прикладная схема», это лучшее место для начала, поскольку оно говорит вам, какова минимальная рекомендуемая настройка, есть только входной конденсатор 1 мкФ и выходной конденсатор 1 мкФ, и все. .

Я бы не согласился с утверждением, что неполяризованные конденсаторы дороже и имеют более высокое ESR; Керамика общего назначения 10 мкФ на 10 В имеет ESR от 3 до 5 мОм и может быть приобретена за несколько копеек. uk.farnell.com/murata/grm188r61a106ke69d/…
Таким образом, я могу заменить 10 мкФ на входе керамическим неполяризованным, хотя на выходе (изображение является оригинальным дизайном) я должен добавить колпачок 1 мкФ между диодом и землей, чтобы соответствовать предложенному использованию в таблице данных? (Сейчас есть только резистор 560 Ом и светодиод). Вы все еще думаете, что необходим импульсный резистор - R31 или катушка индуктивности?
@jtoul Из керамических конденсаторов получаются отличные фильтрующие колпачки (я думал, вы имели в виду неполяризованные электролитические), керамические колпачки имеют такие низкие ESR и ESL, что они сами по себе блокируют большую часть электрического шума. Что вы подразумеваете под «колпачком между диодом и землей»? Рисунок 2 на первой странице таблицы данных ADP3333ARMZ — это все, что вам нужно, чтобы этот регулятор работал достаточно хорошо, все, что больше, — это просто глазурь на торте, вы можете добавить резистор 560 Ом и ферритовую шайбу, если хотите получить сверхчистый выходной сигнал. добавление большего количества керамических колпачков также будет иметь аналогичный эффект.
@PeterSmith Я взял «неполяризованный конденсатор» для обозначения NP-электро, обычно керамику просто называют «керамикой», чтобы отличить ее от неполяризованных электролитов , поскольку поляризованной керамики не существует, поэтому предварительный квалификатор в этом случае не нужен, но есть поляризованные электро (а также танты и EDLC), поэтому различие зависит от химии.
Спасибо @Tom, я буду использовать керамический 10 мкФ на входе вместо электролитического. Я также добавил конденсатор 1 мкФ на выходе (со светодиодом и резистором последовательно с ним, чтобы показать, включен он или нет). Я оставил катушку индуктивности и импульсный резистор на месте, надеюсь, это самая стабильная реализация с низким уровнем шума? Вы можете увидеть мою обновленную принципиальную схему в оригинальном посте выше.

введите описание изображения здесь

Я опубликовал свой обновленный проект схемы, предложенный ответом из информации в комментариях к сообщению @Tom. Заменил входной конденсатор на керамический вместо электролитического и добавил крышку фильтра на выходе (1 мкФ) в соответствии со светодиодом питания. Я удалил резистор перенапряжения и катушку индуктивности, поскольку было упомянуто, что это, вероятно, излишне. Если это не излишество, и вы думаете, что это уменьшит шум, я добавлю его обратно!

C5 должен идти от выхода LDO прямо к земле (точно так же, как 10 мкФ), он должен быть подключен параллельно резистору / светодиодной цепочке. Вы не можете пропустить питание постоянного тока через колпачок, поэтому светодиод не загорится. Кроме того, это выглядит хорошо, вы можете получить лучшую производительность, разместив еще один небольшой конденсатор очень близко к АЦП, чтобы АЦП имел чистый источник питания с низким импедансом. Выходной сигнал, вероятно, будет достаточно чистым для 16-битного АЦП с ферритовым кольцом и импульсным резистором или без них.
Отлично, спасибо. Так вы бы добавили колпачок рядом с adc на основном mcu? Я просто вынул катушку индуктивности и резистор перенапряжения, изменил выходную крышку, чтобы она шла прямо к земле. Сейчас это довольно урезанная конструкция.
Да, мне это кажется довольно хорошим, это должно быть хорошо даже для 18 бит.
Спасибо! Дам вам знать, что произойдет, когда я соберу его вместе.

Всего пара наблюдений. Если целью приложения является как можно более низкий уровень шума, я бы пересмотрел использование керамических конденсаторов, если схема может столкнуться с механической вибрацией, поскольку керамические конденсаторы по своей природе являются микрофонными из-за пьезоэлектрического эффекта. Если целью светодиода является индикация наличия питания, возможно, следует переместить его на входную сторону регулятора и отрегулировать значение последовательного резистора в соответствии с входным напряжением питания. Светодиоды создают шум, хотя, возможно, и небольшой, но еще раз, если намерение состоит в том, чтобы свести шум к минимуму, я бы полностью устранил его, если в этом нет необходимости. Фактическое физическое расположение компонентов будет влиять на шумовые характеристики схемы.

Пожалуйста, ответьте на вопрос, да, у вас есть хорошие комментарии, они идут в раздел комментариев. Когда вы получите несколько баллов за ответ, вы получите право комментировать.
Оптимизация цепи питания регулятора для низкого уровня шума?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v