Jump to content

    
Sign in to follow this  
syuha

Шум по земле от понижающего DC-DC регулятора

Recommended Posts

Не могу разобратья с шумом по земле на прототипе своего устройства. В устройстве есть аналоговая и цифровая части, аналоговая и силовая земли соединены в одной точке ферритом. Один из аналоговых сигналов пропущен через буфер на ОУ и выведен на SMA разъём, внешняя часть которого касается корпуса и потому присоединена к "грязной" земле. Вот на этом разъеме и вижу осцилляции ~1.2 МГц амплитудой до 10 мВ. Если посмотреть щупом осциллографа сигнал относительно чистой земли, то он чистый. 

Удалось локализовать источник шума, им оказался понижающий DC-DC преобразователь 3.3В -> 1.2В для микроконтроллера - частота импульсов для внешнего индуктора совпадает и синхронна с осциляциями. Схема преобразователя скопирована со схемы оценочной платы от TI с заменой индуктора на аналогичный (в оригинале LQH3NPN1R0NJ0L). Схему и разводку части платы прилагаю. Разводка могла быть и лучше, но расположение входного и выходного конденсатора, а также индуктора, здравому смыслу не противоречит. С1 41 и С142 показаны как танталовые конденсаторы, я пробывал заменить на керамику, но должного эффекта это не принесло.

 

Capture3.PNG.ec8fe1c1a6d07e32efbdd817ae78fab6.PNG

Capture4.PNG.f86c17a3b88e3371a00a40cb9f2d0203.PNG

 

 

Edited by syuha

Share this post


Link to post
Share on other sites

С152 типоразмера 0603? Керамика X7R? Не знаю его сопротивления, я бы покрупнее поставил.

Возвратный ток от него идет через 2 переходных отверстия, это такой референс-дизайн?

Лучше бы его разместить горизонтально, подвинув R122. И землю его напрямую короткой трассой - с землей под ИС

Share this post


Link to post
Share on other sites

Из своего опыта по применению импульсных источников вынес, что для минимизации пульсаций и исключения условий для "возбуждений" земляные пины входного и выходного конденсаторов (C142, C141, как я понимаю) надо располагать как можно ближе друг к другу и соединять между собой хорошими полигонами. Я бы развернул C141 на 180 град.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ответы!

Да, C152 типоразмера 0603, материал диэлектрика X5R, 22 µF 6.3 V. Под рукой нет X7R подходящего номинала чтобы попробовать, но я думал ESR у них несильно отличается. Интересно, что номинал С152 совсем не влияет на уровень пульсаций выходного напряжения и шуму по земле: попробовал поставить X7R 4,7 µF на его место и картина не поменялась. В следующей ревизии изменю размер, поверну горизонтально и соединю напрямую с землей под корпусом.

Посмотрел на примеры разводки - действительно C141 и C152 следовало бы разместить навстречу друг другу на земляном полигоне. Совет выделить в отдельный луч и соединить в одной точке перемычкой тоже принял (не ферритом, но оставить феррит для соединения луча аналоговой земли ввиду низких токов).

А вот насчет повернуть C141 не понял, vladecне могли бы пояснить что это даст?

Plain, не поясните чем мешает феррит на земле? Без него те же пульсации видны и на аналоговой земле?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Индуктивность общего провода должна быть ноль, феррит делает ровно наоборот. Корпус должен быть идти отдельным лучом, усилитель с выходом на тот SMA — тоже.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 часов назад, syuha сказал:

А вот насчет повернуть C141 не понял, vladecне могли бы пояснить что это даст?

Тогда земляные контакты C141 и C142 будут друг с другом рядом и пульсации возвратных токов на них будут локализованы в маленькой области полигона между ними.

Кроме того всегда надо стараться, что бы между этими контактами не находилась сама микросхема источника, под ней должна быть "тихая земля".

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/13/2019 at 9:27 PM, syuha said:

Схема преобразователя скопирована со схемы оценочной платы от TI

Решил посмотреть, действительно ли тексас такие... странные вещи делает.

http://www.ti.com/lit/ug/slvu497a/slvu497a.pdf

Нет, не делает. И разводка в принципе другая, и керамика по входу есть...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Долго ли коротко, но дошли руки до ревизии этой платы. Прикладываю обновленную разводку со схемой. Показываю также регулятор на 3.3 В, таким образом понижаю 5 В до 3.3 В и далее до 1.2 В. Все конденсаторы <10 мкФ - керамика X7R.

При попытке совместить советы из ваших ответов и рекомендованную производителем разводку обнаружил несоответсвие совету vladec про тихую землю между входным и выходным конденсаторами и тем, что предлогает TI в референсном дезайне по ссылке выше где входной и выходной конденсаторы стоят по разные стороны от регулятора, а сама микросхема питания оказывается между ними. Как же все-таки лучше?

Остался вопрос где лучше соединять силовые полигоны на верхнем и внутреннем слоях. Ведь пады под регуляторами и виасы соединят верхние полигоны со внутренними плейнами, и отдельного луча звезды не получается. Попытался нарисовать возвратные токи чтобы обосновать расположение переходных отверстий к внутренним слоям земли и питания, поглядите если что упустил.

1.thumb.PNG.c45560adc31a50beca9c3a06994f8871.PNG2.thumb.PNG.0317f5910c237ca70e497ae5616b00a4.PNG

3.thumb.png.501f9318ede89aa4a2547397d8e016a7.png4.thumb.png.1a34849ab9def24cdd47661e9aa89544.png5.png.fbcf6c5f775ea51a160ad1588a3baf76.png

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this