100 MHz Rauschfilter dämpft nicht viel

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

InduktorSchaltung

  • Teil: B82144F2332K000
  • Wert: 3,3 uH
  • Resonanzfrequenz: 100 MHz
  • Link: https://www.mouser.com/productdetail/871-b82144f2332k000
  • 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

DurchführungKondensatorCircuit

  • Teil: YFF31HC2A104MT00
  • Wert: 100nF
  • Resonanzfrequenz: 105 MHz
  • 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

FerriteBeadCircuit

  • Teil: FBMH4532HM202-T
  • Resonanzfrequenz: 100 MHz
  • 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:

FerriteBeadCircuitPicture

FerriteBeadScopeshot


Warum dämpfen diese Schaltkreise das Rauschen nicht näher an der erwarteten Menge?

Danke!

Bei 100 MHz wirken Ihre parallelen Leitungen auf Ihrem Steckbrett möglicherweise wie nette kleine Kondensatoren, die Ihr Rauschen durchkoppeln :)
Welcher Schaltregler arbeitet bei 100 MHz? Bist du sicher, dass es nicht dein Mikrocontroller ist? Wie ist die Entkopplung um den uC
Google "Gleichtaktdrossel".

Antworten (4)

Erwägen Sie in erster Linie, die Lärmbelästigung der 12-V-Versorgung zu vermeiden.

schematisch

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: -

schematisch

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.

Ich habe seine ideale Schaltung in LTspice simuliert und das Verhältnis von Ausgang zu Eingang war 0,047 - fast identisch mit dem Ergebnis, das er erwartet hatte. Das tatsächliche Ergebnis war jedoch 0,37, fast achtmal höher. Mögliche Erklärungen sind: 1. Reale Schaltungen haben parasitäre Elemente, die die Ergebnisse beeinflussen. 2. Herkömmliche Elektroniktheorie ist nutzlos und LTspice ist ein Betrug!
Danke Bruce. Ich denke, das Problem liegt an Parasiten, aber was mich abschreckt, ist, dass die Datenblätter ein Verhalten zu behaupten scheinen, das ich realistischerweise erwarten könnte, und kein idealisiertes Verhalten. Die Schaltung, die ich gebaut habe, scheint nicht so weit von dem entfernt zu sein, was ich letztendlich auf einer hergestellten Leiterplatte implementieren würde, aber ihre Leistung unterscheidet sich völlig vom Datenblatt.

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.

Dies beantwortet die Frage nicht; Warum stimmt das, was er misst, nicht mit dem überein, was er erwartet? Siehe meine Antwort.
@Vin: Richtig. Ich habe nicht versucht, darauf zu antworten. Es beantwortet jedoch die umfassendere Frage, was tatsächlich zu tun und zu tun ist.

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.