Estoy trabajando en mi primer proyecto con el STM32F103C8T6. El objetivo principal es usar su ADC en sus límites de resolución (señales de aproximadamente ~ 1 mV). Muchos esquemas en Internet colocan un filtro LC entre los 3,3 V principales (Vdd) y la fuente de alimentación analógica (VddA), así:
Mi fuente de alimentación utiliza un módulo convertidor CC/CC MP1584 para una mayor eficiencia (obligatorio). Además del inductor dentro del módulo ( esquema del módulo ), estoy usando un filtro LC con un zener en la salida, como se muestra a continuación (el MP1584 a continuación es el módulo y no el IC ).
La etiqueta de 3,3 V suministra circuitos tanto analógicos como digitales. Los circuitos digitales incluyen alta frecuencia (malo, lo sé) como SPI. Tengo la intención de enrutar el filtro LC para el VddA lo más cerca posible del uC. Pero debido al cristal del oscilador, me vi obligado a colocar los inductores (L1, L2) justo debajo del uC para ahorrar espacio.
Así que tengo algunas preguntas:
Mirando mi circuito de suministro de energía, ¿realmente se requiere el filtro LC para el VddA? ¿Hará alguna diferencia efectiva? ¿O es solo para aislar lo analógico y lo digital?
¿Hay algún problema para enrutar los inductores debajo del uC? Se supone que no deben cambiar a altas frecuencias, ¿entonces está bien para EMC?
EDITAR: solo para agregar más información: la capa superior es GND y la inferior es 3.3V.
Sí, los filtros son necesarios. El STM32 utiliza la tensión de alimentación analógica como tensión de referencia. Por lo tanto, cualquier ruido en el VDDA terminará como ruido en su medición.
Como tiene un dI/dt bajo y, por lo tanto, campos magnéticos bajos, esto no debería ser un problema. Al menos no debería haber ningún acoplamiento significativo del inductor al STM32. Sin embargo, podría ocurrir el acoplamiento del STM32 al inductor, pero supongo que el ruido agregado será absorbido por el ruido del ADC. No me preocuparía por inyectar en el cristal. Por un lado, inyectar en el cristal (un elemento Q alto) no es fácil a menos que alcance la frecuencia correcta. Y por otro lado, inyectar una corriente (o voltaje) sustancial requiere mucha energía. Como se mencionó anteriormente, no hay mucha energía en los campos de los inductores.
Lo que no preguntaste: estás hablando de señales de 1 mV. El ADC en el STM32 no podrá resolver eso, o más bien no obtendrá nada más que ruido de ADC. La resolución de 12 bits en un intervalo de 3,3 V significa que 1 LSB es 0,8 mV. Deberá amplificar la señal al menos en un factor de 1000 para medir cualquier cosa. También tenga en cuenta que se sabe que los ADC STM32 son muy ruidosos, hasta el punto en que ST escribió algunas notas de aplicación sobre cómo promediar las muestras de ADC para tener la oportunidad de llegar a la resolución anunciada. Desafortunadamente, no puede filtrar todo el ruido. De modo que los ADC del STM32 se describen mejor como un sistema GIGO. (¡Algunos de los ADC STM32 tienen una ENOB medida de 6 bits!)
DB3 está en el lado equivocado de UB1. Desea proteger el circuito de transitorios. Si los transitorios pasan a través del convertidor CC/CC y lo destruyen, es posible que obtenga el voltaje de entrada completo en el riel de 3,3 V, lo que a su vez freirá su circuito (DB3 no protegerá contra eso, ya sea porque no conduce o porque porque se freirá y potencialmente formará un circuito abierto).
Hay una brecha de valor demasiado grande entre CB1 y CB2. La resonancia de CB2 (que actúa como capacitor) y CB1 (que actúa como inductor) puede causar EMI. Agregue al menos un condensador de 33 nF o mejor, 10 nF y 100 nF. CB3 se puede omitir en mi humilde opinión, ya que los condensadores del módulo en el módulo ya bloquearán esas frecuencias altas. Alternativamente, puede elegir uno de los capacitores de paso EMIFIL de Murata, que tienen una frecuencia de resonancia propia mucho más alta, por lo que pueden reemplazar algunos pasos de capacitor de menor valor.
LB2 potencialmente inducirá problemas de EMI, a menos que sepa muy bien cómo diseñar sus rutas de tierra. Es mejor dejarlo afuera y filtrar solo en el riel de alimentación.
Desea agregar al menos condensadores de 1nF, 10nF 100nF entre UB1 y LB1. De lo contrario, el cable corto a LB1 y la capacitancia parásita de LB1 causarán problemas de EMI.
LB1 (junto con LB2 si no se retira) y CB4 forman un circuito resonante. A menos que su frecuencia de resonancia esté fuera de todo lo que produce (muy poco probable), obtendrá efectos de resonancia (como John D mencionó en los comentarios anteriores). Debe agregar un circuito amortiguador RC del tamaño adecuado para amortiguar esta resonancia.
Juan D.
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