[Ruslan1 16]

Есть АЦП 1000 SPS, с которого на короткозамкнутом входе получаю шум на уровне 1.5 мкВ (RMS). До него стоит операционник ADA4945, если замкнуть его вход то получаю примерно 2 мкВ RMS. 

В плату воткнут модуль Raspberry, который читает подготовленные до него данные.

Все хорошо до момента включения WiFi на этом Rpi, с набортной WiFi чип-антенной (просто включен, но не используется для связи прямо сейчас): получаю "палки" с частотой 9.796 Гц (очень стабильные по частоте), с амплитудой 10 мкВ, иногда больше-иногда меньше.

Это в металлическом корпусе. Снимаю крышку- шум пропадает. Чудеса. Ну, предположим что вне металлического корпуса WiFi уменьшает мощность и его просто не видно.

Пробовал разные экранирования/заземления- могу сделать хуже, но не лучше.

Величина шума и даже полярность (пики вверх или вниз от сигнала) меняются при применении фольги вокруг входных цепей  и вокруг Rpi. То есть это не просто наводка через электрическое соединение, но есть еще и наводка радио на цепи  платы (паразитное детектирование?)

 

Как с этим бороться?

Полная гальваническая развязка блока АЦП от всего остального (и питание отвязать и данные через оптику по SPI после АЦП)?

Уменьшить входное сопротивление?

Поменять схему на входе?

Фильтрация цепей (ферриты и тд)?

Металлический экран? (это само по себе не помогает, вероятно еще гальв. развязка нужна)

 

Какую литературу смотреть? Не часто имею дело с обработкой сигналов уровня "-130 dB " и с радиопередатчиками возле таких цепей, подозреваю тут есть своя "черная магия".

 

Только что сообразил что есть простой векторный анализатор (nanoVNA-F-V2 китайский), может им посмотреть что-нибудь можно для дополнительной информации? Например, подтвердить что да, от WiFi лезет. Или, подключившись к дорожкам на плате (как к антенне), можно понять на кого именно наводится эта помеха?

 

Сейчас схема такая, фильтр и делитель:

Плата 4-слойка, земля под АЦП и цифровая нарисованы отдельно и соединены в одной точке.

 

 

 

[HardEgor 66]

6 часов назад, Ruslan1 сказал:

Поменять схему на входе?

Фильтрация цепей (ферриты и тд)

Я бы поставил  еще CLC-фильтры на входе.

И да надо понять что за частота излучается - ёё и давить. 9.796 Гц - это видимо уже детектированная частота.

 

6 часов назад, Ruslan1 сказал:

Все хорошо до момента включения WiFi на этом Rpi, с набортной WiFi чип-антенной (просто включен, но не используется для связи прямо сейчас):

Перепаять, если возможно, на внешнюю антенну.

Даже если не используется, то модуль все-равно может держать связь, если есть соединение, или может сканировать эфир.

Надо им как-то по-управлять, например перевести в режим молчания.

 

 

[Plain 168]

13 часов назад, Ruslan1 сказал:

Как с этим бороться?

Почему в последующем списке виновных нет разводки?

[_4afc_ 25]

Я бы начал со схемотехники.

Что питается и от  чего.

Поставил бы бусины на 2ГГц по питанию усилителя.

 

Про чип антенну RPi - не понял. у меня на RPi4 нет чип антенны - там несколько кондесаторов на хитром полигоне - максимальное удешевление...

[_стас_ 0]

"По быстрому" параллельно блокировочным конденсаторам припаяйте керамику 100пФ-NP0 (лучше прямо сверху напаять). C128 тоже лучше зашунтировать.

Может быть поможет.

[Ruslan1 16]

On 2/26/2022 at 9:46 AM, _4afc_ said:

Про чип антенну RPi - не понял. у меня на RPi4 нет чип антенны - там несколько кондесаторов на хитром полигоне - максимальное удешевление...

Спасибо всем, буду сегодня пробовать...

Про антенну: у меня Pi3 Model B V1.2, и я бы сказал что это честная антенна:

 

И конечно да, понятно, что внешнюю антенну нужно ставить и это должно помочь если наводки от антенны (кстати, перепаю на внешнюю чтобы убедиться в этом). Но сейчас ситуация выглдит так: обнаружена стабильная помеха, которую хотелось бы задавить схемно-конструктивно с моей стороны (не меняя Rpi). Спасибо, что все повторяемо и отслеживается в реалтайме прямо на столе.

 

[sergk 0]

On 2/26/2022 at 11:46 AM, _4afc_ said:

Я бы начал со схемотехники.

Что питается и от  чего.

Поставил бы бусины на 2ГГц по питанию усилителя.

 

Про чип антенну RPi - не понял. у меня на RPi4 нет чип антенны - там несколько кондесаторов на хитром полигоне - максимальное удешевление...

Еще бы добавил ферритовые бусины по входу усилителя.

[krux 8]

самый правильный вариант - поставить между этой как вы выразились "антенной" и броадкомом полосовой фильтр на ваш WiFi диапазон 2.4 ГГц

ни в одном дешевом DIY  ките этих необходимых для нормальной жизни вещей не бывает

потому что DIY - сделай сам (с подтекстом "тебе лучше знать чего ты лепишь")

[Ruslan1 16]

Вынос антенны из корпуса полностью устраняет проблему (припаял классический Hirose U.FL коннектор в Rpi, и отключил антенну на плате).

 

Дополнительно "обвесил" свою схему конденсаторами 100 pF, на входах добавил фериты (BLM18SG221TN1, что было). Само по себе это все не помогает, а вот если антенну наружу вытягиваю то да.

Получил в результате на кз-входе АЦП Vrms=1.3 uV, при кз на входе устройства Vrms = 1.5 uV.  Вполне достойно, на уровне спецификации самого АЦП. Ну и шума нет совсем, ни на 'осциллограмме', ни на FFT.

 

Напрягает что я так и не понял причину- на что именно наводится и где именно детектируется. Попробую в следующей плате снабдить все это еще гальванической развязкой и может быть разводку поменять.

Кстати, еще вяло борюсь с увеличением шума на частотах ниже 0.05 Hz, вот думаю вдруг гальваническая развязка что-нибудь изменит и в этой области спектра.... Но это скорее отдельная тема. И вообще, на любят в даташитах приводить шумовые характеристики для частот ниже 1 Гц.

 

 

[vervs 24]

Если при внешней антенне наводок нет, то гальваническая развязка вряд-ли поможет, надо картинку разводки смотреть, можно ещё попробовать прикрыть аналоговую часть поглощающим экраном.

[krux 8]

2 hours ago, Ruslan1 said:

борюсь с увеличением шума на частотах ниже 0.05 Hz

это шумы 1/f характерные для всех АЦП

бороться с ними можно только снижением частоты дискретизации

[HardEgor 66]

5 часов назад, Ruslan1 сказал:

Напрягает что я так и не понял причину- на что именно наводится и где именно детектируется.

Это понятно  - наводится на вход усилителя и детектируется.

По-хорошему надо экранчик прилепить - из фольги выгнуть и припаять по контуру над усилителем, и со второй стороны полигон должен быть сплошной.

[krux 8]

надо ещё посмотреть провода которые земля - нет ли колец, попытаться переделать на "звезду" - все провода в одну точку.

[Ruslan1 16]

Все-таки немного шума видно на FFT, вероятно что-то излучается прямо с платы Rpi или плохое согласования с разъемом. Шум уже не мешает измерениям (плотность шумов измерений в допустимых пределах), но он все еще есть.

Разводка такая, в четыре слоя, сверху вниз. Аналоговая часть слева, многоножка справа это АЦП. зеленые площадки- это место для пайки экрана над аналоговой частью (для тестов, на самом деле экран не планировался).

       

 

 

[Ruslan1 16]

16 hours ago, krux said:

это шумы 1/f характерные для всех АЦП

бороться с ними можно только снижением частоты дискретизации

Если я закорачиваю вход АЦП- я не вижу этого шума. Если я закорачиваю вход оперционника (до фильтра) - то я его вижу.

Думаю что это вклад от пассива- удалось уменьшить шум до приемлемых пределов, уменьшив сопротивление резисторов в 10 раз.  Но он все-таки есть.

13 hours ago, HardEgor said:

Это понятно  - наводится на вход усилителя и детектируется.

По-хорошему надо экранчик прилепить - из фольги выгнуть и припаять по контуру над усилителем, и со второй стороны полигон должен быть сплошной.

Я пробовал фольгу, но припаивал только в нескольких точках (зеленые полигоны на топе на моих картинках выше). Результат не менялся или ухудшался. Вероятно, ключевым тут является "припаять по контуру", а не в некоторых точках.