Jump to content

    

Пульсации от DC-DC в полосу оцифрованного сигнала

Выбираю DC-DC преобразователь для понижения входного напряжения с 12 В до 6В. На плате будет ПЛИС, LAN 100 Мб/с и АЦП килогерцового диапазона (AD7765). Выбрал EC2630QI. Питание АЦП планирую делать следующем образом: EC2630QI (из 12В - 6В), затем LDO ADP3330 (из 6В - 5В и 2.5 В).

Смущает следующее: частота дискретизации АЦП - 131.072 кГц, частота переключений преобразователя от 68 до 165 кГц. Не будут-ли пульсации от EC2630QI лезть в полосу оцифрованного сигнала.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Смущает следующее: частота дискретизации АЦП - 131.072 кГц, частота переключений преобразователя от 68 до 165 кГц. Не будут-ли пульсации от EC2630QI лезть в полосу оцифрованного сигнала.
Всё зависит от НЧ фильтра на входе. В идеале конечно засинхронизировать работу преобразователя и АЦП от греха подальше.

 

И фильтра по питанию само собой.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Коль нагрузка постоянна, как-то сам собою напрашивается резонансный DC/DC-конвертер, работающий на МГцах.

Share this post


Link to post
Share on other sites
EC2630QI (из 12В - 6В), затем LDO ADP3330 (из 6В - 5В и 2.5 В).

...

Не будут-ли пульсации от EC2630QI лезть в полосу оцифрованного сигнала.

LDO - хороший фильтр пульсаций (PSRR), посмотрите еще из серии ADM715x. Схема преобразования DC-DC + LDO сейчас уже классическая, в общем виде даже DC-DC + N*DC-DC + N*LDO. Немаловажным вопросом является расположение на ПП, учитывая конечную индуктивность и сопротивление меди.

 

FYI: У Linear Technology есть DC/DC Ultralow Noise Regulators.

По опыту, более шумные источники фильтруются. Пульсации на частоте преобразования - не самое большое зло.

Share this post


Link to post
Share on other sites
LDO - хороший фильтр пульсаций (PSRR), посмотрите еще из серии ADM715x.

Ага, шаз!.. :biggrin:

 

Смотрим DS на ADM7155 и видим:

PSRR: >90 dB from 200 Hz to 200 kHz; 57 dB at 1 MHz

То есть, до 200 кГц "LDO - хороший фильтр пульсаций", а вот выше - уже нет..

Проблема же еще и в том, что помехи от импульсных DC/DC спадают по частоте как 1/f, и при частоте преобразователя за сотню кГц легко можно увидеть помехи от импульсного DC/DC на частотах вплоть до 10 МГц. Все эти помехи чудесным образом попадут во вторую, третью и тд, зону Найквиста АЦП, при том, что ТС, очевидно, желает измерять сигнал в динамическом диапазоне 112 dB.

 

PS. Для сомневающихся: Spur Issues Caused by On-Board DC-to-DC Power Supply Noise

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всем спасибо!

Решил не рисковать с EC2630QI, хотя другие модули от ENPIRION давно использую, без нареканий.

Остановился на модуле Ultralow Noise Regulators, от Linear: LTM4612

Share this post


Link to post
Share on other sites
LTM4612

По шумности, в границах до частоты преобразования, выше среднего, в том числе Enpirion.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Всё зависит от НЧ фильтра на входе. В идеале конечно засинхронизировать работу преобразователя и АЦП от греха подальше.

Это сигма-дельта, у которой сэмплинг на 20МГц происходит, соответственно что толку от такой синхронизации.

От того что помеха попадет в полосу полезного сигнала на какой-то известной частоте радости тоже не особо много.

А в некоторых случаях и вообще хуже может быть если с синхронизацией гармоники попадут ровно на частоту модулятора и превратятся в смещение/дрейфы по DC. Без синхронизации их хоть как-то дополнительно потом отфильтровать можно, а так всё они всегда на нулевую частоту отражаться будут. Ну это конечно, только если интересны измерения от DC.

 

Коль нагрузка постоянна, как-то сам собою напрашивается резонансный DC/DC-конвертер, работающий на МГцах.

Вот не надо там мегагерцев, чем дальше помеха будет от 20МГц модулятора - тем лучше. В полосе от 60кГц до 20МГц - 60кГц АЦП сам всё до -120дБ своим цифровым фильтром задавит (плюс ещё собственный PSRR у него тоже должен какой-то быть, хотя в даташите почему-то не указан), а вот около 20МГц модулятора надо давить фильтром снаружи , и если частоту помехи задрать, то подавить её там будет будет гораздо сложнее. ну а внутри один только PSRR и останется, который на 20МГц может быть не очень хорошим и пододвигать ему помеху поближе не стоит.

 

То есть, до 200 кГц "LDO - хороший фильтр пульсаций", а вот выше - уже нет..

Все эти помехи чудесным образом попадут во вторую, третью и тд, зону Найквиста АЦП

У сигма-дельта зоны Найквиста из-за оверсэмплинга и фильтра немного по другому выглядят, главное около частоты модулятора дополнительно питание почистить. что на 20МГц ferrite beadами вроде не сложно сделать.

А для нулевой зоны до 60кГц у LDO вполне себе хороший PSRR.

post-3954-1506670949_thumb.png

А то что на высокой частоте PSRR ухудшается, так ему и не надо -112дБ быть, так как у АЦП ещё и свой какой-то PSRR есть, да и амплитуда шумов на питании тоже не 0dBFS, во всю шкалу АЦП, а меньше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вот не надо там мегагерцев, чем дальше помеха будет от 20МГц модулятора - тем лучше.

Так от резонансного DC/DC-конвертера любые помехи несравнимо меньше всяких там степ-даунов и т.п.

Если конвертер вынесен за плату и экранирован, а далее поставить LDO, то никаких МГц там не будет.

Ну а про КПД, ЭМС и минимальные габариты резонансников Вы и сами знаете. При почти постоянном токе равных нет.

 

Что касаемо ШИМ-преобразователей, то спектр их помех простирается далеко за единицы МГц, очень широк и изменчив.

Share this post


Link to post
Share on other sites

пусть будет резонансный, но всё равно с точки зрения шумов чем меньше у него будет частота тем лучше для АЦП. Так как тому только подавление на 20МГц надо обеспечить,

а шумы и гармоники у 100кГц преобразователя на частоте 20МГц имхо должны быть меньше чем у 1МГц преобразователя.

гармоники пожалуй в среднем немного быстрее чем 1/f должны падать, да и величина шумов тоже не пропорциональна частоте, то есть step-down на в десять раз большей частоте в десять раз меньше шуметь не будет.

 

Что касаемо ШИМ-преобразователей, то спектр их помех простирается далеко за единицы МГц, очень широк и изменчив.

данному АЦП как бы всё равно, ему надо обеспечить подавление помех от 0..60кГц (выбрать частоту выше этих самых 60кГц), а следующая (довольно узкая) зона Найквиста у него только на 20МГц где питание фильтровать легко.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
данному АЦП как бы всё равно, ему надо обеспечить подавление помех от 0..60кГц (выбрать частоту выше этих самых 60кГц), а следующая (довольно узкая) зона Найквиста у него только на 20МГц где питание фильтровать легко.

 

Как вы считаете, если выбирать из EC2630QI (115 кГц) и LTM4612 (940 кГц). Чему лучше отдать предпочтение?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Как вы считаете, если выбирать из EC2630QI (115 кГц) и LTM4612 (940 кГц). Чему лучше отдать предпочтение?

куда 30Вт-то, вам их сто штук таких АЦП что ли надо запитать?

а если это столько для логики, то уберите его подальше от АЦП и в любом случае перед АЦП ещё и LDO лучше поставьте, 0 Ом перемычку вместо него всегда запаять можно.

я ad7763 питал отдельными изолированными (изоляция по другим причинам нужна была) dc-dc, вроде бы DCP от тексаса, они особой малошумностью не отличаются, + LDO.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Как вы считаете, если выбирать из EC2630QI (115 кГц) и LTM4612 (940 кГц). Чему лучше отдать предпочтение?

LTM4612 - Output Ripple = 17.5 mVp-p

EC2630QI - Output Ripple = 100 mVp-p

 

Выигрыш по пульсациям: 20*lg(100/17.5) = 15 dB..

 

21-ая гармоника: 940*21= 19.740 МГц

22-ая гармоника: 940*22 = 20.680 МГц

 

Так что, я бы выбрал LTM4612..

Share this post


Link to post
Share on other sites
куда 30Вт-то, вам их сто штук таких АЦП что ли надо запитать?

а если это столько для логики, то уберите его подальше от АЦП и в любом случае перед АЦП ещё и LDO лучше поставьте, 0 Ом перемычку вместо него всегда запаять можно.

я ad7763 питал отдельными изолированными (изоляция по другим причинам нужна была) dc-dc, вроде бы DCP от тексаса, они особой малошумностью не отличаются, + LDO.

 

На плате также будет ПЛИС Artix-7 и Ethernet. Общее потребление в районе 6 Вт. Помимо первичного преобразователя из 12 в 6 В, будут слаботочные модули Enpirion из 6 в 2.5; 1.8 и 1 В

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this