Diseño de PCB para el monitor de derivación actual

La regla de oro estándar para amplificar sensores es colocar el amplificador operacional lo más cerca posible del sensor, ya que el amplificador operacional tiene una impedancia de salida más baja que el sensor y, por lo tanto, una potencia de ruido dada producirá menos voltaje de ruido.

Sin embargo, con una resistencia de derivación, la impedancia de salida de la derivación es probablemente menor que la del amplificador operacional. Esto argumentaría que el largo rastro está entre la derivación y el amplificador operacional. Sin embargo, la amplitud de la señal desde la derivación también es mucho menor, o de lo contrario no necesitaría un amplificador. Dado que cualquier ruido en la entrada del amplificador se multiplicará por la ganancia, la compensación se convierte en una cuestión de comparar la relación de impedancia con la ganancia.

Por supuesto, todos los consejos típicos sobre la reducción del ruido siguen siendo válidos y es probable que sean más importantes que la colocación del amplificador: filtrado de paso bajo, blindaje, atención a la conexión a tierra y bucles de corriente, etc. El ruido dependerá principalmente de el ancho de banda que necesita para la medición actual.

Las trazas desde shunt a amplificador deben enrutarse como un par diferencial para rechazar la interferencia.

Ahora, su amplificador de detección actual tiene un pin de entrada "REF", al que se hace referencia a la salida. Si elige colocar su INA cerca del micro, o cerca del sensor, tenga en cuenta lo siguiente: si REF está conectado a GND en el INA, entonces se agregará cualquier ruido en GND entre este punto y el GND del ADC. medida.

REF debe estar conectado al pin GND del ADC (en este caso, el microcontrolador).

Esto significa que también puede enrutar estas 2 señales (salida INA y REF) como un par diferencial, porque esto es lo que son. Llevan una diferencia de voltaje.

Ahora, ¿dónde colocar el INA? Esto es difícil de decir sin ver tu tabla. Si lo colocas justo al lado de la derivación, pero luego se sienta al lado de un DC-DC y te alimentas desde un riel sucio cercano ... tal vez sea una mala idea. Pero los voltajes minúsculos en trazas largas en un ambiente ruidoso tampoco son tan buenos.

Lo ubicaría lo más razonablemente cerca posible de la derivación, pero desconfiaría del ruido de la GND. Algunos filtros en las entradas no pueden hacer daño, pero tenga cuidado al conectar cualquier cosa etiquetada como GND, como el extremo inferior de esas tapas de filtro / desacoplamiento y, por supuesto, la GND del INA ... asegúrese de que no se encuentre en un campo minado de DC -DC ruido de fondo. Al igual que en la ruta actual entre las tapas de entrada y salida DC-DC y el MOSFET de lado bajo ...

Y una capa de ferrita + tapa en el suministro también podría ayudar.

Recuerde que su agradable INA puede tener 100dB CMRR en DC ... pero tiene 0dB CMRR / PSRR a 1MHz.

Si su señal es lenta y está contaminada con picos de HF, un simple filtro RC en la entrada ADC también puede hacer maravillas.

Permite agregar una (3ª) opción: introducir un poco de filtrado, con una buena ubicación del ADC y los filtros. Después de 10 minutos con Signal Chain Explorer, aquí hay un topo con doble LPF de 10Hz (cada 15K Ohm y 1UF); El 2do LPF se coloca a solo 1 mm del ADC, para minimizar el área de bucle para los errores inducidos por Hfield. Para editar la traza de 100 mm, haga clic en ella, deshabilite "Heredar los valores de todo el sistema", haga clic en Asistente de cableado, haga clic en "siguiente" y verá las 5 dimensiones de cada traza. Haga que la longitud sea de 100 mm, y haga clic en "resolver" y "guardar". Entonces "actualizar"

Seleccionéunopampdealtaganancia,porloquelagananciade1000xtambiénsealcanzaconprecisióncercadeDC.

Esprobablequenecesiteunatraza,desdeShunthastaelprimerLPF,delongituddiferentea100mm.Aquíestácómoeditar

InclusoconestosLPF,yelsegundoLPFderechocontraelpinADC/MCU,losHfieldssiguensiendounproblema.Aquíestálalistadevoltajesinducidos,inclusodespuésdeLPF(s).NOTA:esebreverastroenADCestodavíaelculpable.

¿Cómolograrestefiltrado,diferencialmente?

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí está la base de datos HFI de campo magnético integrada de la herramienta:

La herramienta tiene el Modo de Gargoyles activo, con 4 interferencias: HFI (lo usamos aquí), EFI, PSI y GPI. El GPI también se puede activar, implementando Ground_noise entre el amplificador de instrumentación Av = 1,000X y el ADC Gnd.