Выберите правильное заземление при использовании нескольких LDO, понижающих, повышающе-понижающих и инвертирующих регуляторов.

Я немного озадачен тем, как избежать контуров заземления. Мне нужно подключить в основном аналоговый внешний компонент, который требует VCC_12V, VCC_5V, VCC_3V3, VCC_N7V ( − 7,0 В ) и заземление. Я предполагаю, что внешний компонент возвращает все поставки обратно на GND.

Однако, чтобы обеспечить эти напряжения, я разработал регуляторы, обеспечивающие тихие аналоговые напряжения, используя LDO, следующие за понижающим, повышающе-понижающим и инвертирующим импульсным стабилизатором. Из-за разных напряжений выходы заземления обязательно различны для каждого из напряжений.

Ниже я указал, почему будет петля, если я подключу обратки поставок.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Разумным было бы соединить землю внешних компонентов с землей моего источника питания (как указано), но боюсь, что будет слишком много шума, так как теперь шумящие дорожки включены в уровни напряжения.

GND на принципиальной схеме — это просто точка, которую мы (более или менее) произвольно выбрали для ссылки на все напряжения и считаем ее абсолютной и стабильной; в реальной печатной плате, однако, GND представляет собой некоторую сложную форму меди с токами, протекающими по всевозможным путям, в результате чего все точки на ней имеют разное напряжение. Выясните, где находятся эти токи и где напряжения превышают идеальный GND, и избегайте тех, на которые ссылаются любые напряжения, это половина предотвращения таких проблем.
Да, сопротивление дорожки в основном представляет собой падение напряжения на печатной плате из-за быстрого переключения в преобразователях. После этого находится LDO, а затем два выхода (VCC и GND). Но я не могу соединить 4 GND вместе, чтобы подключить внешний компонент.
Я не совсем согласен с PlasmaHH. Земля — это место, которое вы должны сознательно выбрать, чтобы избежать контуров заземления и других махинаций. Это действительно всегда 0, где вы его измеряете. В парадигме заземления звезды вы измеряете центр звезды.
Не существует «истинной земли», в каждой отдельной точке на этой планете есть какое-то «синфазное» напряжение, генерируемое обратным током, протекающим через любой материал, через который он проходит, чтобы вернуться к своему источнику. Если вы не используете сверхпроводник, потенциал любой земли, которую вы измеряете, немного выше, чем местная земля (земля даже не равна нулю, она зависит от местоположения). Инженеры должны минимизировать проблему и сделать ее незначительной для своего приложения.
Стоит упомянуть один подход (для защиты сигналов от контуров заземления) — симметричные линии. Несимметричная передача сигналов подвержена возникновению контуров заземления, поскольку сигнал относится к земле на обоих концах, а две линии имеют разные импедансы, поэтому любые одинаковые блуждающие токи вызывают неравные напряжения.
@Kaz Да, если бы я мог перепроектировать внешнюю нагрузку, я бы позаботился о том, чтобы у нее были отдельные возвраты.

Ответы (2)

Импульсные стабилизаторы создают высокие пульсирующие токи на землю, поэтому их заземление должно быть подключено близко к источнику питания и не должно использоваться совместно с другими цепями. Если нагрузка удалена, то на ее землю может появиться разность потенциалов из-за собственного потребления тока, но она не будет подвергаться помехам от импульсного стабилизатора.

Линейные регуляторы с 3 клеммами подают только небольшой постоянный ток на клемму заземления (или регулировки). Поскольку клемма заземления используется для измерения выходного напряжения, ее следует подключать как можно ближе к земле нагрузки. При таком подключении выходное напряжение регулятора будет более стабильным на нагрузке и не будет страдать от помех в заземляющем проводе между нагрузкой и источником питания.

Итак, ваш макет должен выглядеть так:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Контуры заземления представляют собой проблему по нескольким причинам. Петли, как вы упомянули, являются одной из причин, это отличный способ превратить конструкцию в антенну. Это плохо, если вы пытаетесь пройти регулирование FCC или если ваша конструкция подвержена электромагнитным помехам. Максимально уменьшите площадь петли. Если электромагнитные помехи по-прежнему остаются проблемой, попробуйте увеличить индуктивность контура на незаземленной стороне с помощью ферритов, чтобы блокировать высокочастотный шум.

Более серьезной проблемой может быть синфазный шум.

Если вы посмотрите на этот рисунок из книги «Электромагнитная совместимость» Генри У. Отта, вы поймете, почему это может быть проблемой. Ток от регуляторов «вверх по течению» поднимет напряжение на регуляторах ниже по течению.

От инженеров по электромагнитной совместимости.

Большой вопрос, повлияет ли это на дизайн? Это зависит от токов и импеданса. Это также зависит от того, какие у вас есть другие цепи и чувствительны ли они к изменениям заземления. Если вы пытаетесь измерить милливольты в микровольты, у вас могут возникнуть проблемы. Если ваша схема чисто цифровая, то некоторый синфазный шум может не быть проблемой. Используйте уравнение 3-4 (придумайте аналогичное уравнение и диаграмму), либо измерьте шум грунта, либо его можно найти в некоторых таблицах данных.

Если токи заземления не изменяются, общее для обоих регуляторов напряжение будет постоянным. Если постоянно, то проблем быть не может. (это было бы маловероятно, я знаю несколько схем, которые потребляют постоянные нагрузки в наши дни)

Минимизация импеданса провода между регуляторами поможет за счет уменьшения напряжения от сопротивления провода. Изменение размера провода на больший размер помогло бы, также помогло бы уменьшение длины провода.

Изменение порядка последовательных устройств также может изменить ток, протекающий через каждую секцию провода, что также может помочь.

Если эти варианты не сработают, вам, возможно, придется переключиться на многоточечное заземление или их комбинацию.

Выберите правильное заземление при использовании нескольких LDO, понижающих, повышающе-понижающих и инвертирующих регуляторов.
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v