Разделение источников с фильтром электромагнитных помех / ферритовой бусиной?

Я работаю над проектом, в котором у меня будут шумные цифровые микросхемы и схема аналогового датчика, которую я хочу сделать немного бесшумной.

Я использую понижающий регулятор, чтобы получить немного энергии от батареи Lipo.

При разделении питания на аналоговый и цифровой, как/что выбрать для подключения двух источников к понижающему преобразователю? -

Можете ли вы использовать одну из этих «фильтров электромагнитных помех», которые имеют встроенный фильтр, или как мне выбрать хорошую ферритовую бусину для этого приложения? Спасибо за ваше время

Ответы (2)

Вы имеете в виду, что вы хотите, чтобы коммутационный шум на источнике питания, создаваемый преобразователем постоянного тока (понижающим регулятором) и цифровыми цепями, не достигал чувствительных аналоговых схем?

Тогда я бы лично проигнорировал фильтры электромагнитных помех!

Что ж, хорошо, я бы подумал о фильтре EMI ​​только после того, как , по крайней мере, реализовал предложения, которые я даю ниже.

Почему?

Поскольку они достаточно эффективны только на высоких частотах, думайте выше 10 МГц или около того. Кроме того, высокие частоты распространяются не столько по проводам, сколько по воздуху! . Провод составляет около 1 нГн (нано-Генри) на мм. Так что длинный провод уже является препятствием для любого ВЧ-сигнала.

Преобразователь постоянного тока будет переключаться на гораздо более низкой частоте (обычно от 50 кГц до 2 МГц), поэтому фильтры электромагнитных помех будут подавлять только часть шума. То же самое относится и к цифре, она может генерировать много частот ниже диапазона, где фильтры электромагнитных помех оказывают большое влияние.

Вот несколько более эффективных советов:

Выберите точку заземления и реализуйте схему заземления по схеме звезды , сохраняя соединение цифровых и аналоговых заземлений, но сводя к минимуму их влияние друг на друга. Если вы используете одну и ту же землю, то обратные токи вызывают локальные небольшие напряжения в земле. Это может не понравиться вашей чувствительной аналоговой микросхеме. Решением являются отдельные заземляющие провода / соединения, чтобы цепь «видела» только те напряжения заземления, которые она создала сама, а не напряжения от токов заземления от других цепей.

Обход и развязка ваших источников питания как можно ближе к источнику шума. Это сохраняет (токовую) петлю для высокочастотных сигналов короткой и сводит к минимуму вероятность «убегания» шума.

Используйте несколько конденсаторов разной емкости параллельно для обхода и развязки. Конденсаторы не идеальны, чтобы сделать их более идеальными, используйте несколько, см. видео EEVBlog Dave на эту тему .

Для аналоговой схемы рассмотрите возможность использования специального LDO (непереключающего регулятора напряжения), чтобы обеспечить питание только этой схемы.

Что вы делаете, так это устанавливаете резисторы 0 Ом здесь и там в линиях питания, а затем, если позже выяснится, что есть проблема с высокой частотой, у вас есть возможность добавить последовательный резистор или фильтр электромагнитных помех (или просто индуктор), чтобы решить проблема. Также добавьте (опция), чтобы добавить конденсатор на землю с обеих сторон этого резистора с нулевым сопротивлением. Пока нет необходимости добавлять конденсатор, но когда он вам понадобится, добавить его будет легко.

Мне особенно нравятся ваши рекомендации по дизайну. OP, обратите внимание, что очень часто импульсный источник питания генерирует напряжение питания примерно на 300–1200 мВ выше, чем нужно вашему аналоговому устройству, а затем использует хороший LDO (сравните таблицы данных) для регулирования остальных. Также может быть хорошей идеей начать сравнивать таблицы данных и рекомендации по проектированию для вашего импульсного источника питания SMPS — шум, который не существует, не нужно отфильтровывать, и на этом этапе вам, вероятно, нужен SMPS, который работает на частота как можно выше (легче индуктивная фильтрация), …
…, как можно дальше от вашей аналоговой схемы (проще всего избежать перекрестных помех). О, и не слишком усложняйте источнику питания в одиночку — в любом случае вы обычно не полностью контролируете шумовую среду, поэтому всякий раз, когда вы делаете аналоговые сигналы, обязательно подумайте о том, чтобы преднамеренно отфильтровать их до полосы пропускания, которую вы интересует.
... и если далеко невозможно, по крайней мере, добавьте между ними заземляющий провод, который будет действовать как экран.
Спасибо за хорошо написанный ответ! - Больше всего меня беспокоит мой передатчик 2,4 ГГц (WIFI), так что, похоже, я мог бы использовать феррит - и, конечно, мне нужно немного отфильтровать выход импульсного регулятора - Думаю, я поищу LC фильтр за это - еще раз спасибо!
+1 все хорошие советы. Тем не менее, я бы также добавил, что важно помнить, что шина питания также является текущим обратным путем для любого низкого сигнала, поступающего с цифровой стороны на аналоговую сторону или наоборот. Если этот обратный путь должен пройти через регулятор и фильтры, чтобы вернуться к источнику питания, это может быть проблематично и фактически усугубит шумовую ситуацию.
Площадки Star Point — это не панацея, которой они когда-то были; Я использовал это дважды за последние 15 лет (и это из выборки не менее 40 дизайнов); это зависит от специфики схемы.
@PeterSmith Конечно, не всем схемам требуется заземление звезды. Но я упоминаю об этом, чтобы привлечь внимание к обратным токам и возможным путям для цепей, мешающих друг другу. Возможно, вы просто не работаете с чувствительными (в этом отношении) схемами. Теперь, возможно, кто-то, кто проектирует только импульсные источники питания, должен прокомментировать актуальность заземления звездой. Я ожидаю, что такой человек действительно увидит актуальность.
По моему мнению и опыту, никогда не используйте заземление звезды на современной печатной плате. Используйте сплошную непрерывную заземляющую пластину. Используйте разумное размещение, чтобы убедиться, что высокие токи заземления не проходят вблизи чувствительных аналоговых схем. Но никогда не добавляйте импеданс к или от заземляющего слоя.
Использование нескольких конденсаторов разной емкости было опровергнуто или, по крайней мере, вызывает споры. Вы должны просто использовать самый большой конденсатор в размере корпуса, который вы используете, и поместить его очень близко к контакту. Он будет иметь более низкий импеданс даже выше SRF. Я знаю, что Дэйв из EEVlog сказал обратное, но он не учел эффекты компоновки. Да, импеданс превышает SRF, но если вы сравните 1 мкФ и 0,1 мкФ в одном и том же корпусе, 1 мкФ будет иметь более низкий импеданс по всему спектру.
@mkeith Вы не делаете все, что я предложил, это ваш выбор как дизайнера. Это не значит, что мои предложения бессмысленны, устарели или опровергнуты. Все зависит от дизайна. Например, конденсаторы 1 мкФ против 0,1 мкФ. Что касается низких частот, то, что вы говорите, верно. Но в радиочастотном дизайне, где имеет значение несколько ГГц, мне могут понадобиться конденсаторы 100 нФ и 100 пФ. Если только вы не покажете мне крышку 100 нФ, которая хороша выше 1 ГГц.

Вы можете отфильтровать напряжение, поступающее на аналоговую микросхему, используя RC-цепочку (если ток не слишком велик) или феррит и конденсатор. В идеале у вас должно быть некоторое представление о том, что вы пытаетесь отфильтровать или что вы можете пропустить, чтобы разработать фильтр. Иногда феррит и конденсатор могут резонировать с довольно высокой добротностью. Так что с этим нужно быть осторожным. На самом деле я никогда не видел, чтобы это происходило, но это кажется правдоподобным, и мне сказали, что это может произойти.

Другой подход, который иногда может работать, заключается в питании аналоговой ИС с помощью LDO, питаемого от понижающего преобразователя. Это будет работать только в том случае, если аналоговая ИС может работать при более низком напряжении. Идея состоит в том, чтобы коэффициент ослабления питания LDO был фильтром.

Разделение припасов может быть хорошим решением, но я рекомендую вам не разделять территорию.

Было бы полезно, если бы вы рассказали нам немного больше о вашей схеме аналогового датчика. Что чувствует. Насколько он чувствителен на самом деле?

Что ж, одна из самых шумных вещей, которые у меня есть, это передатчик Wi-Fi (2,4 ГГц), поэтому я подумал об использовании чего-то вроде murata BLM18HE102SN1 и керамического конденсатора для устранения высокочастотного шума, а также, возможно, последовательно включенной низкочастотной бусины -
но будут ли "бусины" фильтра EMI также работать? - есть ли причина, по которой они помечены EMI, что должно сделать неправильным их использование для разделения поставок?
Да. Вот что я имел в виду под ферритом. Ферритовая бусина. Радиочастотные передатчики действительно могут генерировать много шума. Убедитесь, что вы хорошо продумали макет и размещение и следуете всем рекомендациям поставщика WiFi. Было бы неплохо добавить высокочастотные конденсаторы на все аналоговые входы. Это означает небольшие конденсаторы с низким импедансом даже на частоте 2,4 ГГц.
Резистор 0402 1k имеет более высокий импеданс на частоте 100 МГц, чем большинство ферритовых бусин. И выше, чем у всех ферритовых бусин 0402. Так что иногда для микротоковых цепей вы можете фильтровать с помощью RC вместо ферритовой шайбы.
Разделение источников с фильтром электромагнитных помех / ферритовой бусиной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v