Ich habe einen Schaltregler, der 100-MHz-Rauschen auf die Stromversorgung legt, die er mit einem Mikrocontroller teilt, und ich versuche, dieses Rauschen zu filtern, um dem Mikrocontroller eine saubere Gleichstromquelle zu geben.
Leider dämpfen meine 3 Filterversuche das Rauschen nicht sehr:
Induktorschaltung
Erwarteter NoiseOut/NoiseIn:
(Basierend auf Datenblatt, Zinduktor = 2000 Ohm bei 100 MHz)
RLast/Zinduktor == 100/2000 == 0,05
Gemessenes NoiseOut/NoiseIn:
248 mV/670 mV == 0,37
Durchführungskondensatorschaltung
Link: https://www.mouser.com/productdetail/810-yff31hc2a104mthn
Erwarteter NoiseOut/NoiseIn:
(Basierend auf Datenblatt, InsertionLoss @ 100MHz == -70dB)
-70dB == 20Log10[NoiseOut/NoiseIn]
NoiseOut/NoiseIn == 0,00032
Gemessenes NoiseOut/NoiseIn:
400 mV/800 mV == 0,5
Schaltung mit Ferritperlen
Link: https://www.mouser.com/productdetail/963-fbmh4532hm202-t
Erwarteter NoiseOut/NoiseIn:
(Basierend auf Datenblatt, Zferrit = 2000 Ohm bei 100 MHz.)
RLast/Zferrit == 100/2000 == 0,05
Gemessenes NoiseOut/NoiseIn:
201 mV/530 mV == 0,38
Hier ist ein Bild des Ferritperlenschaltkreises und eine Oszilloskopaufnahme (NoiseIn=gelb, NoiseOut=grün), zum Beispiel:
Warum dämpfen diese Schaltkreise das Rauschen nicht näher an der erwarteten Menge?
Danke!
Erwägen Sie in erster Linie, die Lärmbelästigung der 12-V-Versorgung zu vermeiden.
Simulieren Sie diese Schaltung – Schema erstellt mit CircuitLab
Halten Sie den Schleifenbereich des Rauschens so klein wie möglich – stellen Sie sicher, dass C1 (a) für den HF-Strombedarf von U2 ausreichend ist und (b) so nah wie möglich an seinen Versorgungspins ist. Und stellen Sie sicher, dass L1 (oder Ferritperle und/oder Durchführungskappe) eine ausreichende Impedanz bei 100 MHz bietet, um zu verhindern, dass Rauschen Ihre 12-V-Versorgung erreicht.
Natürlich können Sie die 12-V-Versorgung weiter entkoppeln - L2 und seine Impedanz bei 100 MHz bilden einen Spannungsteiler, der das Rauschen am 12-V-Eingang von U2 dämpft.
Warum dämpfen diese Schaltkreise das Rauschen nicht näher an der erwarteten Menge?
Weil sie nicht die eigentlichen Schaltungen sind. Nach dem Hinzufügen einiger parasitärer Elemente sieht die Induktorschaltung eher so aus: -
Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan
Alle Induktivitäten haben Kapazität und Widerstand, Widerstände haben Induktivität und Kapazität, Kondensatoren haben Induktivität und Widerstand. Jedes Stück Draht ist eine Induktivität, ein Widerstand, ein Kondensator, ein Transformator und eine Antenne.
Es scheint, dass Sie alles außer dem Offensichtlichen versucht haben, nämlich eine Induktivität in Reihe, gefolgt von einem Kondensator gegen Masse. Wie Brian Drummond sagte, legen Sie das auf alle Stromversorgungen, insbesondere auf die, die den Lärm verursacht.
Möglicherweise müssen Sie die Stromversorgung des Mikrocontrollers überhaupt nicht filtern. Das Mikro läuft nicht mit 12 V, also hast du sowieso eine Stromversorgung zwischen den verrauschten 12 V und dem Mikro. Das wird sein eigenes Geräusch machen, also wird es Ihnen nicht viel bringen, selbst mit perfekt sauberen 12 V zu beginnen.
Mikrocontroller sind tolerant gegenüber einem gewissen Rauschen bei ihrer Stromversorgung. Sie werden routinemäßig von Schaltnetzteilen betrieben. Jeder kompetente Umschalter hat weniger als ±50 mV Rauschen. Das sollte in den meisten Fällen keine Probleme bereiten.
Sie möchten wahrscheinlich, dass der Stromeingang des analogen Abschnitts (vorausgesetzt, Ihr Mikro hat einen) sauberer ist. Normalerweise filtere ich die Hauptleistung durch eine Chip-Induktivität, gefolgt von 10 bis 20 µF gegen Masse. Manchmal benutze ich zwei davon in Reihe. Der analoge Stromeingang eines Mikros zieht normalerweise wenig Strom, daher ist der geringe Spannungsabfall aufgrund des Gleichstromwiderstands der Chip-Induktivitäten belanglos. Meine Jellybean-Chip-Induktivität hat 950 nH und 600 mΩ. Selbst zwei davon in Reihe mal 20 mA zum Beispiel fallen nur 24 mV ab.
Wie sieht Ihre Sondierungstechnik aus?
Wenn es sich zufällig um einen kleinen (normalerweise schwarzen) Draht mit einer Krokodilklemme handelt, der an einem Ende an der Seite der Zielfernrohrsonde baumelt, was wahrscheinlich Ihr Problem ist, fügt er eine große Menge an Induktivität hinzu UND kann als Antenne fungieren.
Es gibt viele Webseiten, die gute Sondentechniken diskutieren.
Mein bevorzugter Ansatz zur Rauschmessung besteht darin, das Oszilloskop im 50-Ohm-Wechselstrom-gekoppelten Modus zu halten (oder einen DC-Block und einen Durchgangsabschluss zu verwenden) und ein bisschen Koaxialkabel zu verwenden, das direkt über den Punkt gelötet wird, an dem ich messen möchte, um das Oszilloskop anzuschließen, normalerweise VIEL besser dann eine Oszilloskopsonde für so etwas.
grüße Dan.
Markus Müller
Benutzer16222
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