¿Dividir suministros con filtro EMI / perla de ferrita?

Estoy en un proyecto, donde tendré algunos circuitos integrados digitales ruidosos y un circuito de sensor analógico que quiero que esté un poco libre de ruido:

Estoy usando un regulador reductor para tomar algo de energía de una batería Lipo.

Para dividir el suministro en analógico y digital, ¿cómo/qué seleccionaría para conectar las 2 fuentes al convertidor reductor? -

¿Puede usar una de esas perlas de "filtro EMI", que tienen un filtro incorporado, o cómo seleccionaría una buena perla de ferrita para esta aplicación? Gracias por tu tiempo

Respuestas (2)

¿Quiere decir que quiere que el ruido de conmutación en el suministro hecho por el convertidor DCDC (regulador reductor) y los circuitos digitales no lleguen a los circuitos analógicos sensibles?

¡ Entonces personalmente ignoraría los filtros EMI!

Bueno, está bien, solo pensaría en el filtro EMI después de al menos implementar las sugerencias que doy a continuación.

¿Por qué?

Debido a que estos solo son razonablemente efectivos a altas frecuencias, piense por encima de los 10 MHz más o menos. Además, las frecuencias más altas no tienden a viajar tanto a través de los cables como a través del aire. . Un cable tiene aproximadamente 1 nH (nano Henry) por mm. Entonces, un cable largo ya es un obstáculo para cualquier señal de RF.

El convertidor DCDC cambiará a una frecuencia mucho más baja (generalmente entre 50 kHz y 2 MHz), por lo que los filtros EMI solo suprimirán parte del ruido. Para el digital lo mismo es cierto, puede generar muchas frecuencias también por debajo del rango donde los filtros EMI tienen mucho efecto.

Aquí hay algunos consejos que son más efectivos:

Elija un punto de conexión a tierra e implemente un esquema de conexión a tierra en estrella manteniendo conectadas las conexiones a tierra digitales y analógicas , pero minimice que se influyan entre sí. Si comparte la misma tierra, las corrientes de retorno causan pequeños voltajes locales en la tierra. Es posible que a su IC analógico sensible no le guste esto. La solución es separar los cables/conexiones de tierra para que un circuito solo "vea" los voltajes de tierra que ha creado y no los voltajes de las corrientes de tierra de otros circuitos.

Desvíe y desacople sus suministros lo más cerca posible de la fuente del ruido. Esto mantiene corto el bucle (actual) para las señales de alta frecuencia y minimiza la posibilidad de que el ruido "se escape".

Utilice varios condensadores de diferentes valores en paralelo para la derivación y el desacoplamiento. Los capacitores no son ideales, para hacerlos más ideales usa múltiples, mira el video de EEVBlog Dave sobre el tema .

Para el circuito analógico, considere usar un LDO (regulador de voltaje sin conmutación) dedicado para hacer el suministro solo para ese circuito.

Lo que hace es poner resistencias de 0 ohmios aquí y allá en las líneas de suministro, luego, si luego resulta que hay un problema de alta frecuencia, tiene la oportunidad de agregar una resistencia en serie o un filtro EMI (o simplemente un inductor) para resolver la cuestión. También agregue (la opción) para agregar un capacitor a tierra en ambos lados de esa resistencia de cero ohmios. No es necesario agregar un condensador todavía, pero cuando lo necesite, agregar uno será fácil.

Me gustan especialmente tus pautas de diseño. OP, tenga en cuenta que es muy común tener una fuente de alimentación conmutada que genere un voltaje de suministro de unos 300 a 1200 mV por encima de lo que necesita su dispositivo analógico, y luego use un buen LDO (compare las hojas de datos) para regular el resto . También podría ser una buena idea comenzar a comparar hojas de datos y pautas de diseño para su SMPS de modo de conmutación: no es necesario filtrar el ruido que no existe, y en este punto, probablemente desee un SMPS que funcione en una frecuencia lo más alta posible (la más fácil de filtrar inductivamente), …
…, tan lejos como sea posible de su circuito analógico (lo más fácil para evitar la diafonía). Ah, y no haga que su suministro lo pase demasiado mal solo; de todos modos, normalmente no tiene el control total del entorno de ruido, así que cada vez que haga señales analógicas, asegúrese de considerar filtrarlas intencionalmente al ancho de banda que necesita. estás interesado en.
..y si lejos no es posible, al menos agregue un cable de tierra en el medio que actuará como un escudo.
¡Gracias por tu respuesta bien escrita! - La parte que más me preocupa es mi transmisor de 2,4 GHz (WIFI), por lo que parece que podría usar un ferrit - y, por supuesto, necesito un poco de filtrado en la salida del regulador de conmutación - Creo que buscaré un Filtro LC para eso - ¡Gracias una vez más!
+1 todos los buenos consejos. Sin embargo, también agregaría que es importante recordar que el riel de suministro también es la ruta de retorno actual para cualquier señal baja que provenga del lado digital al lado analógico o viceversa. Si esa ruta de retorno tiene que pasar por un regulador y filtros para volver al suministro de origen, eso puede ser problemático y empeorar la situación del ruido.
Los terrenos de Star Point no son la panacea que alguna vez fueron; Lo he usado dos veces en los últimos 15 años (y eso es de una muestra de al menos 40 diseños); Depende de las especificaciones del circuito.
@PeterSmith Por supuesto, no todos los circuitos necesitan una conexión a tierra en estrella. Pero lo menciono para crear conciencia de las corrientes de retorno y los posibles caminos para los circuitos que se perturban entre sí. Quizás simplemente no esté trabajando en circuitos sensibles (en ese sentido). Ahora, quizás alguien que solo diseña fuentes de alimentación conmutadas debería comentar sobre la relevancia de la puesta a tierra en estrella. Espero que esa persona vea la relevancia.
En mi opinión y experiencia, nunca use conexión a tierra en estrella en una PCB moderna. Utilice un plano de tierra sólido y continuo. Utilice una ubicación inteligente para asegurarse de que las altas corrientes de tierra no pasen cerca de circuitos analógicos sensibles. Pero nunca agregue impedancia hacia o desde el plano de tierra.
El uso de múltiples condensadores de diferentes valores ha sido desacreditado o al menos es controvertido. Simplemente debe usar el capacitor más grande en el tamaño del paquete que está usando y colocarlo muy cerca del pin. Tendrá una impedancia más baja incluso por encima del SRF. Sé que Dave de EEVlog dijo lo contrario, pero se olvidó de considerar los efectos de diseño. Sí, la impedancia sube por encima del SRF, pero si compara 1uF y 0.1uF EN EL MISMO PAQUETE, 1uF tendrá una impedancia más baja en todo el espectro.
@mkeith No haces todo lo que sugerí, esa es tu elección como diseñador. Eso no significa que mis sugerencias sean inútiles, obsoletas o desacreditadas. Todo depende del diseño. Por ejemplo, los condensadores 1uF vs 0.1uF. Para bajas frecuencias seguro que lo que dices es cierto. Pero en un diseño de RF donde un par de GHz son importantes, es posible que desee límites de 100 nF y 100 pF. A menos que pueda mostrarme un límite de 100 nF que sea bueno por encima de 1 GHz.

Puede filtrar el voltaje que va al IC analógico usando un RC (si la corriente no es demasiado alta) o una ferrita y un capacitor. Idealmente, tendría una idea de lo que está tratando de filtrar, o lo que puede permitir que pase para diseñar un filtro. A veces, una ferrita y un condensador pueden resonar con una Q bastante alta. Por lo tanto, debe tener cuidado con eso. En realidad, nunca he visto que esto suceda, pero parece plausible y me han dicho que puede suceder.

Otro enfoque que puede funcionar a veces es alimentar el IC analógico con un LDO alimentado desde el dólar. Esto solo funcionaría si el IC analógico se puede operar a un voltaje más bajo. La idea es dejar que la relación de rechazo de la fuente de alimentación del LDO sea un filtro.

Separar los suministros puede ser bueno, pero te recomiendo que no separes los terrenos.

Podría ser útil si nos cuenta un poco más sobre su circuito de sensor analógico. Que esta sintiendo. ¿Qué tan sensible es, realmente?

Bueno, una de las cosas más ruidosas que tengo es un transmisor Wifi (2,4 GHz), así que he pensado en usar algo como un murata BLM18HE102SN1 y un condensador de cerámica para eliminar el ruido de alta frecuencia, y quizás también una perla de baja frecuencia en serie.
pero ¿funcionarían también las "perlas" de filtro EMI? - ¿Hay alguna razón por la que estén etiquetados como EMI, que debería hacer que sea incorrecto usarlos para dividir suministros?
Sí. Eso es lo que quise decir con ferrita. Una perla de ferrita. Los transmisores de RF realmente pueden generar mucho ruido. Asegúrese de pensar bien en el diseño y la ubicación y siga todas las recomendaciones del proveedor de WiFi. Puede ser una buena idea agregar condensadores de alta frecuencia en todas las entradas analógicas. Esto significa pequeñas capitalizaciones con baja impedancia incluso a 2,4 GHz.
Una resistencia 0402 1k tiene una impedancia más alta a 100 MHz que la mayoría de las perlas de ferrita. Y superior a todas las cuentas de ferrita 0402. Entonces, a veces, para los circuitos de microcorriente, puede filtrar con un RC en lugar de una perla de ferrita.
¿Dividir suministros con filtro EMI / perla de ferrita?
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