Eliminar el ruido de alta velocidad de la fuente de alimentación

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¿Alguien podría ayudarme un poco a resolver esto?

He implementado el siguiente esquema en una PCB para el desacoplamiento de un riel de alimentación de un Switch Ethernet.

Másespecíficamente,eselsuministrodeE/SdelainterfazSSMII.Estaimplementaciónestambiénloqueproponeelfabricante.El3.3VprovienedeunconvertidorDC-DCreductor.

MehedadocuentadequelafuentedealimentacióndespuésdelaL(asíqueelladodelcircuitointegrado)noestámuylimpia.Cuandosemidióconelosciloscopioenelpin1deL462,tuvelasiguienteformadeonda

Lafrecuenciamedidaporelosciloscopionoessiemprelamisma.Varíaunpocoentre25MHzy60MHz.Aunqueestoeraciertoantesderealizarlossiguientescambios(lamediciónserealizóconEstos)

  • Sustituyaunode10nFyunode100nFcondoscapacitoresde330pF
  • Agregueuncondensadoradicionalde4.7uF(tododecerámica)enelpinL462.1.

Enelotrolado,elladoL462.2,todoparecemássilencioso.

¿Quépuedohaceradicionalmenteparatenerunafuentedealimentaciónmáslimpia?¿Usaruncondensadoradicional?¿Reemplazarconotrovalor?Normalmente,enestasfrecuencias,las100nFy10nFsonefectivamenteefectivas,¿no?

Aquítambiéneldiseño.Elrieldesuministrodespuésdeltalón(elcomponentegranderelativoarribaalaizquierda)estácoloreadoconamarillo.Todosellosestánconectadosatravésdeunpequeñoplanoenunacapainterior.Probablementenoseaidealquemuchoscapacitorescompartanlamismavía,peroenestaáreayanohaymásbolasdeGND.TambiénesprobablequeloscondensadoresdecolorverdeclaroesténgiradoshorizontalmenteyconectadosalasdosvíasdeGNDenelladoderechodelaimagen.

Entonces,toméalgunasmedidasnuevasutilizandolatécnicadesoldaruncablecoaxialdirectamenteenuncondensadorylosresultadossepuedenverenlasformasdeondaacontinuación.

PrimeroenL462.1:

ysegundoenelpinL462.2:

Quierodecir,apartedelafrecuencia(aquídetectémásclaramentelos31.25MHz,queeslamitaddelos62.5MHzconlosquefuncionanlasseñalesdedatosdeestaInterfaz),todavíaestáclaroquelasperturbacionesestánahíyqueSefiltranlejosdelsuministrodelaplacaprincipalconlacuentadeferrita.

Luego,porúltimo,sustituílacuentadeferritaconunaresistenciade0Ohmios:

Creo que está claro que las perturbaciones provienen del IC y que sin el filtrado de la situación sería peor.

Entonces, la pregunta sigue siendo: ¿cómo hacer que la fuente de alimentación sea más silenciosa?

    
pregunta nickagian

2 respuestas

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Al desacoplar el uso de condensadores paralelos con valores que están separados por una década es como jugar a la ruleta rusa. Esto se debe a que obtendrá un pico de resonancia cuando la red con el capacitor más grande se haya vuelto inductiva y la red con el capacitor más pequeño aún sea capacitiva. No sé si este es el problema aquí, pero tal vez debería intentar reemplazar todos los condensadores con un valor de 10 o 100n. Hice una rápida simulación de ltspice para ilustrar mi punto. Estaeslaimpedanciacondoscapacitoresdediferentevalorconectadosportrazasconinductanciasidénticas.

Yestoesimpedanciaconvaloresdecapacitoridénticos.

Editar:aquíestáelarchivodesimulacióntalcomosesolicitaenloscomentarios:

Version4SHEET1880680WIRE208208-16208WIRE304208208208WIRE208240208208WIRE304240304208WIRE-16336-16208WIRE208336208304WIRE304336304304WIRE-16480-16416WIRE16480-16480WIRE208480208416WIRE20848016480WIRE304480304416WIRE304480208480WIRE1654416480FLAG165440SYMBOLvoltage-16320R0SYMATTRInstNameV1SYMATTRValue"" SYMATTR Value2 AC 1 0 SYMBOL cap 192 240 R0 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 100n SYMBOL ind 192 320 R0 SYMATTR InstName L1 SYMATTR Value 3.5n SYMBOL cap 288 240 R0 SYMATTR InstName C2 SYMATTR Value 10n SYMBOL ind 288 320 R0 SYMATTR InstName L2 SYMATTR Value 3.5n TEXT 432 256 Left 2 !.ac dec 1000 1 1000000000

La expresión para trazar es: V (n001) / I (V1).

También es posible que no haya entendido correctamente cómo conectó los condensadores, pero como la inductancia tiene una gran influencia aquí, debe asegurarse de que todas las tapas paralelas no estén conectadas a través de inductancias comunes sino separadas. La motivación es que cuando se conecta en paralelo, la impedancia combinada de la capacitancia aumenta, mientras que la impedancia combinada de la inductancia se reduce. Por lo tanto, los condensadores múltiples que tienen flujo de corriente a través de la misma vía son una mala idea para propósitos de desacoplamiento. Haz lo que puedas para evitar eso.

    
respondido por el Trafi
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La configuración de sondeo y conexión a tierra para mediciones como esta hacen toda la diferencia. Lo que está viendo en el alcance puede, de hecho, ser bastante diferente de la realidad.

Entonces, al realizar las mediciones, asegúrese de que la punta de la sonda esté justo en el nodo del condensador / perla de ferrita y que la conexión a tierra de la sonda esté en la GND del IC / condensador. Los cables de prueba largos pueden captar el ruido de otras partes de su sistema. Como mínimo, intente enrollar el alcance del cable GND alrededor del cuerpo de la sonda para que no se exponga a sí mismo como un bucle de antena abierto.

También evalúe su diseño para asegurarse de que la conexión a tierra del capacitor regrese / se conecte directamente a los pines GND del IC directamente asociado con el AA13 - > Pasadores del riel de potencia AA18.

Usando la técnica de medición cuidadosa anterior, verifique si el ruido que ve es peor en el lado del chip IC de la perla de ferrita. Si es así, es muy probable que el diseño de la placa de su PC tenga menos de la potencia óptima y las conexiones a tierra al chip IC y los capacitores de derivación asociados. Esperemos que tengas un plano GND completo en el tablero.

Si el ruido en realidad es peor en el lado de 3.3V de la perla de ferrita, entonces la fuente del ruido es más probable que provenga del convertidor DC-DC que produce los 3.3V. En este caso, puede ser útil agregar una segunda cuenta de ferrita en serie con la que tiene ahora y luego agregar un condensador adicional desde entonces a la GND. (Esto no será de mucha ayuda, por supuesto, si el sistema general de GND en la placa está comprometido).

    
respondido por el Michael Karas

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