微控制器附近的电感器

2019-07-14 17:36发布

我使用STM32F103C8T6开展我的第一个项目,主要目的是在其分辨率极限(约1mV的信号)上使用其ADC。互联网上的许多原理图都在主3.3V(Vdd)和模拟电源(VddA)之间放置了LC滤波器,就像这样:
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我的电源使用DC / DC转换器MP1584模块以提高效率(要求)。除了模块内的电感器(模块原理图),我在输出端使用带有齐纳二极管的LC滤波器,如下所示(下面的MP1584是模块而不是IC)。
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3.3V标签提供模拟和数字电路。数字电路包括SPI等高频(我知道)。我打算将VddA的LC适配器尽可能靠近uC。但由于振荡器晶体,我被迫将电感器(L1,L2)放在uC正下方以节省空间。
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所以我有一些问题:
  • 看看我的电源电路,真的需要VddA的LC滤波器吗?它会产生任何有效的差异吗?或者仅仅是为了隔离模拟和数字?
  • 将电感器布线到uC以下有什么问题吗?他们不会想要在高频率下切换,所以对EMC来说可以吗?
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6条回答
hfgdzc
1楼-- · 2019-07-14 22:31
将滤波电感放在IC附近意味着它们可能耦合到由IC完成的切换,这会适得其反。IC和电感器之间的接地平面将是有益的。特别是“LC1”可以抵消你的模拟地面
hjhdf
2楼-- · 2019-07-14 23:09
要使LC滤波器有效,您需要知道:我尝试滤除的频率是多少噪声。滤波器是否在这些频率上提供所需的衰减。通常这很难或不可能确定。我会忘记LC滤波器并为VDDA使用专用线性稳压器,将VSSA直接连接到地。
fgfFsG
3楼-- · 2019-07-14 23:43
电感器将MCU和外部XTAL暴露在非同步垃圾中,这会导致MCU时钟抖动。为什么?时间抖动= Vnoise / SlewRate。具有2vpp XTAL输出的10MHz xtal osc具有63万伏特/秒的SlewRate。假设这些电感器将0.1伏的垃圾注入XTAL与MCU的转换为正方波的接口。抖动为0.1v / 63Million伏/秒= 1.6纳秒的抖动。你能容忍吗?MCU onchip PLL乘法器,比如说20X到200MHz,可能会也可能不会正常处理XTAL抖动。
7545wfs
4楼-- · 2019-07-15 05:41
 精彩回答 2  元偷偷看……
比吥匕卟
5楼-- · 2019-07-15 07:52
是的,过滤器是必需的。STM32使用模拟电源电压作为参考电压。因此,VDDA上的任何噪声都会最终成为测量中的噪声。
由于你的dI / dt较低,因此磁场很小,这应该不是问题。至少不应该有任何从电感到STM32的重要耦合。虽然可能会发生从STM32到电感的耦合,但我猜想增加的噪声会被ADC噪声所淹没。我不担心注入水晶。首先,除非你达到正确的频率,否则注入晶体(高Q元素)并不容易。另一方面,实际注入大量电流(或电压)需要大量电力。如上所述,电感器领域中没有太多能量。
你没有问的问题:你说的是1mV信号。STM32中的ADC无法解决这个问题,或者说除了ADC噪声之外你什么都得不到。3.3V量程上的12位分辨率意味着1LSB为0.8mV。您需要将信号放大至少1000倍才能测量任何信号。另外请记住,STM32 ADC已经非常嘈杂,以至于ST写了一些AppNotes,如何平均ADC样本甚至有机会达到广告分辨率。不幸的是,你不能过滤掉所有的噪音。因此,STM32的ADC最好被描述为GIGO系统。(有些STM32 ADC的ENOB为6bit!)
DB3位于UB1的错误一侧。您希望保护电路免受瞬态影响。如果瞬变通过DC / DC转换器并将其摧毁,您可能会在3.3V电压轨上获得完整的输入电压,这反过来会炸掉您的电路(DB3无法防止这种情况,因为它不导电或因为它会被油炸并可能形成开路。
CB1和CB2之间存在太大的价值差距。CB2(充当电容器)和CB1(充当电感器)的谐振可能会导致EMI。要么添加至少33nF电容或更好,10nF和100nF。CB3可以被IMHO省略,因为模块电容上的模块已经阻止了那些高频。或者,您可以选择其中一个Murata EMIFIL直通电容器,它具有更高的自谐振频率,因此可以取代一些较小值的电容器步骤。
LB2可能会引发EMI问题,除非您非常清楚如何设计接地路径。最好将其取出并仅过滤电源导轨。
您确实希望在UB1和LB1之间添加至少1nF,10nF 100nF电容。否则,LB1的短线和LB1的杂散电容将导致EMI问题。
LB1(如果没有除去则与LB2一起)和CB4形成谐振电路。除非它的共振频率超出你所产生的一切(非常不可能),否则会产生共振效应(正如John D在上面的评论中提到的那样)。你应该添加一个适当大小的RC缓冲电路来抑制这种共振。
7545wfs
6楼-- · 2019-07-15 11:41
非常感谢您的考虑。关于1mV信号,我认为我没有说清楚。信号从0到3.3V,但它的分辨率为1mV。你对DB3是正确的。图片没有显示,但我在UB1之前有一个过压保护电路。我按照你所说的改变了电容器。你对LB2的意思是什么?电源的GND通过轨道到达LB2,然后我使用地平面。飞机远离MP1584的电路。我知道共振,这对我的建议是好的。我只是不明白为什么LB2可能导致EMI

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