Фильтрация питания от USB, + правильная разводка Опции

[MAXvaLL]

устройство должно измерять амплитуду синусоиды.
амплитуда сигнала 0.2мВ - 200мВ
частота 100Гц - 20кГц

Питание от USB. Внешнее не предлагать!

Проблема в том, что пока что у меня получилась амплитуда собственной помехи (если вход закоротить) около 1мВ.

Плата сделана ЛУТом, 2 слоя, один полностью земля.
Сигнальные проводники длинноваты, около 3 см. Можно укоротить.
Корпус пластиковый, попробую еще фольгу, или короб для экранирования.
Но несмотря на это USB видимо дает немалый вклад в формирование помехи.

АЦП встроен в МК, МК питается от LM1117. Кондеры по питанию и на опорное напряжение само собой. (100мкФ + 680нФ)

Какие готовые фильтры(мелкогабаритные) можно использовать для фильтрации питания?

Надо ли разделять землю, и если да, то как?

[aaarrr]

МК питается от LM1117

Для начала попробуйте взять более приличный LDO.

[MAXvaLL]

Для начала попробуйте взять более приличный LDO.

Всмысле? С низким проходным падением напряжения?

Смотрю даташит
Он и так 800mA Low-Dropout Linear Regulator
Около 1 В.

Есть желание поставить что-то из серии фильтров NFE или NFM от Murata Manufacturing
Ктонибудь работал с ними? Насколько уместно здесь их использование?

[dinam]

Если проблема с питанием, тогда ставьте правильный стабилизатор, т.е. в datasheete на который написано что-то типа ULTRALOW-NOISE и High PSRR, например, TPS793xx, LP3985, ADP1711... На входе его ставьте ferrite beards, т.к. по USB идет очень шумное питание, а стабилизаторы плохо давят высокочастотный мусор. Ну и разводка питания должна быть правильной. Ну, как то так...

[Tanya]

устройство должно измерять амплитуду синусоиды.
амплитуда сигнала 0.2мВ - 200мВ
частота 100Гц - 20кГц

Питание от USB. Внешнее не предлагать!

Вот предложу. Поставить временно батарейку и подсоединить только землю от USB. И посмотреть на наводку. Потом думать, что фильтровать и где... Кольцо на кабеле стоит?

[_4afc_]

Проблема в том, что пока что у меня получилась амплитуда собственной помехи (если вход закоротить) около 1мВ.

1. Я вообще не соединяю землю USB напрямую. И земля и питание на плату идут через BLM21PG. Если данные передаёте по USB - то их через USBLC6.
2. Источник для МК у меня LTC3405 c танталом 47u, керамикой 10u и проходным кондёром (NFM21P).
3. Опора для аналога - LTC3014 подключенная к LTC3405 c керамикой 10u и проходным кондёром.
4. Измеряемый сигнал попадает на плату через проходной конденсатор (NFM18CC)
5. Под всеми аналоговыми цепями - аналоговая земля.
6. Под всеми цифровыми цепями - цифровая земля.
7. Связь между землями - через BLM21PG.

У меня на двухслойке шум 30мкВ. Сигнал до 300мВ. Думаю вы ловите шумы не только по USB, но и через цифровое питание. Разложиде спектр шума - посмотрите на гармоники.
При измерении достаточно подложить односторонний текстолит соединённый с землёй осциллографа заземлённого по всем правилам.

[777777]

устройство должно измерять амплитуду синусоиды.
амплитуда сигнала 0.2мВ - 200мВ

Я не очень понял из этого описания - ты сигнал усиливаешь перед тем как подать на АЦП? Об этом ничего не написано, но если помеха на замкнутом входе 1 мВ, то усилитель наверное есть, т.к. у АЦП вес одной единицы 5 мВ. А раз так, то может с усилителем чего? Возбуждается, или еще что...

[MAXvaLL]

Я не очень понял из этого описания - ты сигнал усиливаешь перед тем как подать на АЦП? Об этом ничего не написано, но если помеха на замкнутом входе 1 мВ, то усилитель наверное есть, т.к. у АЦП вес одной единицы 5 мВ. А раз так, то может с усилителем чего? Возбуждается, или еще что...

Ну могу усиливать, могу нет. И так и так оно и то же.
У меня вес еденицы 2.5 мВ.
Без усилителя скачет на 1 разряд (511-512) Размах ~2.5 мВ (точно < 5 мВ). Амплитуда 1.25 мВ
С усилителем в 10, раз скачет на ~10 разрядов. Размах 2.5 мВ. Амплитуда 1.25 мВ
Усилитель внутренний.

[cioma]

Есть мнение что правильно разведенные внутренние слои питания могут помочь (т.е. 4-слойная плата)

[MAXvaLL]

Есть мнение что правильно разведенные внутренние слои питания могут помочь (т.е. 4-слойная плата)

Это бесспорно, но есть одно маленькое "НО"....

Плата сделана ЛУТом..... И будут делаться ЛУТом, накрайняк фоторезистом.
Устройств 2 штуки, себестоимость обоих 1000р.

[andrey_s]

Кстати, а корпус разьема (и соответственно, экран кабеля) соединен с землей устройства? Если да, то без него помеху мерять пробовали?

Удачи!

[MAXvaLL]

Кстати, а корпус разьема (и соответственно, экран кабеля) соединен с землей устройства? Если да, то без него помеху мерять пробовали?

Удачи!

Это без разъема. Тупо нога на которой меряется напруга замкнута джампером на половину опорного напряжения. Эта точка шунтируется 100мкФ электролит + 680нФ керамика. Сама опора так же.

Вот предложу. Поставить временно батарейку и подсоединить только землю от USB. И посмотреть на наводку. Потом думать, что фильтровать и где... Кольцо на кабеле стоит?

Попробовал запитать от кроны через стабилизатор. То же самое =(
На юсб кабеле? Да, стоит, даже 2, и экран есть.

ЗЫ Пихал устройство в кастрюлю , нифига не помогает. (правда кастрюлю не заземлял)
Но хоть какое-то ослабление должно быть. (мобила в кастрюле не ловит)
Так что видимо помеха от D+ и D-....
Сам контроллер во время измерений по юсб ничего не передает, но хост-то соф'ы всеравно шлет!
Земля-то не разделена пока....

ЗЗЫ буду пробовать без юсб, посмотрим что будет

Тут советовали USBLC6-2SC6
Это же для защиты только вроде? Как это влияет на помехо защищенность?

[Tanya]

Это без разъема. Тупо нога на которой меряется напруга замкнута джампером на половину опорного напряжения. Эта точка шунтируется 100мкФ электролит + 680нФ керамика. Сама опора так же.


Попробовал запитать от кроны через стабилизатор. То же самое =(
На юсб кабеле? Да, стоит, даже 2, и экран есть.

ЗЫ Пихал устройство в кастрюлю , нифига не помогает. (правда кастрюлю не заземлял)
Но хоть какое-то ослабление должно быть. (мобила в кастрюле не ловит)

Лучше бы привели всю схему... с усилителем (датчиком или сто там у Вас...). А осциллограф у Вас имеется?

[MAXvaLL]

Лучше бы привели всю схему... с усилителем (датчиком или сто там у Вас...). А осциллограф у Вас имеется?

Я же говорю, я это все без датчика проверяю. Речь о СОБСТВЕННОМ шуме, без датчика и прочей лабуды. X2 замыкаю джампером.
Вообще Х2 будет BNC, но сейчас стоит PLS2.

Усилитель встроенный в МК.

Осцилл в универе только, или на работе.

СХЕМА:
 USB_ADC.bmp ( 25.44 килобайт ) Кол-во скачиваний: 207


АЦП 10 бит. Опора 2.56В.
АЦП может измерять напругу на входах ADC+ и ADC- относительно земли, и разность между ADC+ и ADC-. Разность можно усилить в 20 раз.
Весь разговор о помехе при измерении на ADC+, или разности усиленной в 20 раз.
На ADC- помеху не видно. стабильно ADC=508.
На ADC+ помеху видно. стабильно ADC= 508..509.
Разность: ADC=-5...+5

[Ilya_z]

У некотрых AVR собственный шум на АЦП великоват, попробуйте "засыпать" на время измерения, даже кажется аппликуха на эту тему у Atmel была.

[Tanya]

Осцилл в универе только, или на работе.

СХЕМА:

АЦП 10 бит. Опора 2.56В.
АЦП может измерять напругу на входах ADC+ и ADC- относительно земли, и разность между ADC+ и ADC-. Разность можно усилить в 20 раз.
Весь разговор о помехе при измерении на ADC+, или разности усиленной в 20 раз.
На ADC- помеху не видно. стабильно ADC=508.
На ADC+ помеху видно. стабильно ADC= 508..509.
Разность: ADC=-5...+5

Предложение 2. Поставить батарейку(2-й раз...). Достать ту самую кастрюлю...
Добавить немножко кода и парочку-троечку светодиодов и на них выводить среднеквадратичное отклонение...

[Alexashka]

У меня на AT91SAM7SE512 работает АЦПха. Сигнал оцифрованный выводится через USB на график в комп. Последний разряд иногда скачет, иногда нет (когда сигнал попадает точно между соседними делениями).
При этом на входе АЦП стоят усилки с коэф. 500-600 входы усилков закорочены ессно.
Плата 4-слойка, земля одна общая, правда цифровая часть отделена от аналоговой разрезом в заливке. Соединяются 2 эти части какбы под входами АЦП контроллера.
Мой совет попробуйте вывести младший разряд АЦП на светодиод (или 2 мл.разряда на 2 светодиода) и отключить на это время USB, а запитать от батарейки. По миганию светодиода определите исчезает ли наводка или нет.
По опыту с 12битным АЦП длина проводников порядка 2-3см дает шум на входе АЦП на 1-2 мл.разряда. По-видимому изза индуктивной/емкостной наводки на входные цепи. Да еще в самой близи входа АЦП очень желательно повесить емкость порядка нескольких нФ на землю!

[cioma]

СХЕМА:
 USB_ADC.bmp ( 25.44 килобайт ) Кол-во скачиваний: 207

Если уверены что шумы от USB (а это штука действительно шумная), то хотябы поставьте common-mode choke на сигнальные (например, Murata DLW31) и на питающие (например, Murata DLW5B) линии.

[Axel]

Если уверены что шумы от USB (а это штука действительно шумная), то хотябы поставьте common-mode choke на сигнальные (например, Murata DLW31) и на питающие (например, Murata DLW5B) линии.

Common Mod'ы решают преимущественно обратную задачу - защищают внешние цепи от шумов, порождаемых подключенным к ним устройством. Не думаю, что в этой ситуации они помогут.

[MAXvaLL]

Предложение 2. Поставить батарейку(2-й раз...). Достать ту самую кастрюлю...
Добавить немножко кода и парочку-троечку светодиодов и на них выводить среднеквадратичное отклонение...

А как интересно я буду на эти светодиоды в кастрюле смотреть?
Залезу вместе с устройством?

Я сделал проще, ввел команду начала записи измерений в еепром.
Питаю от кроны через стабилизатор.
Подаю команду.
Отключаю от юсб.
Жду.
Подключаю программатор и считываю результаты из еепрома.

Как было ~10 бинов размах, так и осталось.

Буду пробовать заземлять кастрюлю....
И слип режим...

Плата 4-слойка, земля одна общая, правда цифровая часть отделена от аналоговой разрезом в заливке. Соединяются 2 эти части какбы под входами АЦП контроллера.

Мой совет попробуйте вывести младший разряд АЦП на светодиод (или 2 мл.разряда на 2 светодиода) и отключить на это время USB, а запитать от батарейки. По миганию светодиода определите исчезает ли наводка или нет.

По опыту с 12битным АЦП длина проводников порядка 2-3см дает шум на входе АЦП на 1-2 мл.разряда. По-видимому изза индуктивной/емкостной наводки на входные цепи. Да еще в самой близи входа АЦП очень желательно повесить емкость порядка нескольких нФ на землю!

4 слоя дело немного другое.

Про светодиоды и батарейку см. выше.

Да, и правда может плату переделать... У меня 3 см примерно. Емкость конечно стоит.

[Tanya]

А как интересно я буду на эти светодиоды в кастрюле смотреть?
Залезу вместе с устройством?

Я сделал проще, ввел команду начала записи измерений в еепром.
Питаю от кроны через стабилизатор.
Подаю команду.
Отключаю от юсб.
Жду.
Подключаю программатор и считываю результаты из еепрома.

Как было ~10 бинов размах, так и осталось.

Буду пробовать заземлять кастрюлю....
И слип режим...


4 слоя дело немного другое.

Про светодиоды и батарейку см. выше.

Да, и правда может плату переделать... У меня 3 см примерно. Емкость конечно стоит.

Смотреть на светодиоды можно после. Но Вы и так справились..
Сомнительно, что 3 см (если тонкие дорожки) над земляным слоем так все портят. Можно попробовать до переделки платы заэкранировать их... Типа - двусторонняя клеющая лента, сверху фольга.
А верхний слой залит? Лучше при таких макетках шумные соединения вести проводами снизу - под земляным слоем.

[Alexashka]

Да, и правда может плату переделать... У меня 3 см примерно. Емкость конечно стоит.
[/quote]

На схеме не нашел емкость -на ADC+. C этого вывода на землю, в туже точку где заземлен ADC- я бы повесил пару-тройку нанофарад.
Кастрюля думаю не поможет, а вот проводящий скотч может быть. Кстати еще делал на ADuC812 както давно- там 12битный АЦП и контроллер встроенный. Так вот 2-слойка была тоже, с полной заливкой нижнего слоя и верхнего под микросхемой, и чуток вокруг нее. Данные дрожали на 1-2 отсчета. Помню пробовал играться с питаловом и опорой - ставил разные кондеры - большие и маленькие, в разные места- это ничего не давало. Похоже наводка у вас чисто индуктивная и наведена на входные цепи.

[cioma]

Common Mod'ы решают преимущественно обратную задачу - защищают внешние цепи от шумов, порождаемых подключенным к ним устройством. Не думаю, что в этой ситуации они помогут.

Не поверите - они в обе стороны работают (как и резистор)