Kiedy po raz pierwszy słyszę, że ktoś chce użyć tarczy, zaczynam od stwierdzenia, że tarcza jest pierwszym schronieniem dla niekompetentnych. To nie do końca uczciwe, ponieważ istnieją uzasadnione zastosowania tarcz, ale nadaje ton prawdziwej dyskusji, która zwykle dotyczy emisji RF lub podatności, a ostatecznie złego uziemienia, które powoduje bałagan.
Tarcza powinna być ostatnim schronieniem kompetentnych. Tarcze mają również poważne wady, poza oczywistym problemem kosztów. Niekompetentni wierzą w mit, że jeśli zamkniesz coś w przewodzącym pudełku, energia RF nie będzie mogła wyjść ani wejść. To absolutnie nieprawda. Tarcza może również stać się anteną, jeśli nie zostanie odpowiednio zaprojektowana.
Zanim będziemy mogli porozmawiać o twojej tarczy, najpierw musimy dokładnie przemyśleć twoją strategię uziemienia. Tarcze i uziemienie ściśle do siebie pasują. Wyjaśnij, na czym dokładnie polega problem, który Twoim zdaniem rozwiąże tarcza, jak dokładnie wszystko jest uziemione, jakie są źródła hałasu itp.
Ogólnie rzecz biorąc, dobre uziemienie zrobi więcej, aby zmniejszyć emisje RF i podatność niż tarcza. Jeśli uziemienie zostanie wykonane prawidłowo, tarcza może zwiększyć tłumienie emisji. Jeśli uziemienie zostanie wykonane nieprawidłowo, tarcza może stać się anteną i pogorszyć sytuację. Przy dobrym uziemieniu ogólnie chcesz, aby osłona obejmowała obwód z jak najmniejszą liczbą małych otworów, połączoną z uziemieniem obwodu głównego w dokładnie jednym miejscu .
Ponownie, powiedz nam więcej o swoim obwodzie, układzie i problemie. Następnie możemy omówić więcej na temat tarczy, jeśli nadal jest odpowiednia.
Dodano po aktualizacji 2:
Wygląda na to, że Twoim głównym zmartwieniem jest szum docierający do sygnału analogowego. Obecnie na wyjściu pierwszego wzmacniacza występuje szum 3-5 mV, ale chcesz go obniżyć do 1 mV. Mówisz, że to wzmacniacz transimpedancyjny, ale jest to sprzeczne z twoim zyskiem 300k, więc wciąż nie wiemy, jaki jest twój obwód.
Skąd pochodzi sygnał wejściowy? Jak dociera do wejścia wzmacniacza? Jakie jest jego odniesienie i co zrobiłeś, aby upewnić się, że to odniesienie jest czyste? Prawdziwy problem polega na tym, aby ten pierwszy stopień wzmacniacza był możliwie jak najmniej szumowy. Następnie sygnał ma wyższy poziom i niższą impedancję, więc nie będzie już tak podatny. Jakie zewnętrzne źródła szumu dostają się na sygnał wejściowy? Ile hałasu wydostajesz się z pierwszego etapu, jeśli zwierasz jego wejście?
Wysoki PSRR dla wzmacniaczy i regulatorów napięcia jest dobry, ale należy pamiętać, że dotyczy to tylko niskich częstotliwości. Jeśli masz szczególnie wrażliwy obwód, daj mu swój własny regulator liniowy z filtrowanymi wejściami zasilania tego regulatora. Coś w rodzaju cewki indukcyjnej, a następnie dużego ceramicznego kondensatora do uziemienia przed regulatorem, jest zwykle dobre. Może nawet dwa z nich w szeregu. Chodzi o to, aby wyeliminować wysokie częstotliwości na zasilaniu tak, aby aktywna elektronika w regulatorze mogła obsłużyć resztę. Chciałbym zobaczyć, jak filtry zwijają się z częstotliwością 10 kHz lub niższą. Chcesz również trzymać niefiltrowane źródła zasilania z dala od sygnału wejściowego, aby uniknąć przetwornika pojemnościowego. Ślady strażników mogą pomóc.
Nie lubię dwóch warstw gruntu. Dwie warstwy gruntu mogą wpędzić cię w kłopoty, chyba że będą regularnie łączone. Znowu myślisz o tarczy, kiedy zamiast tego powinieneś dokładnie przemyśleć uziemienie. Wizualizuj wszystkie płynące prądy powrotne i upewnij się, że komponenty wysokiej częstotliwości nie przepływają przez płaszczyznę uziemienia. Użyj lokalnych płaszczyzn podziemnych w określonych sekcjach, które albo wytwarzają szum o wysokiej częstotliwości, albo są wrażliwe na taki hałas. Bezpośrednie obejście kondensatorów trafia do lokalnej sieci naziemnej, która jest następnie podłączana do globalnej sieci naziemnej tylko w jednym miejscu.
Pokaż obwód pierwszego stopnia wzmacniacza i wyjaśnij, w jaki sposób zostały ułożone wszystkie podstawy.
Dodano po aktualizacji 3:
3-5 mV istnieje nawet bez 10K i C1. Zasadniczo brak wkładu do wzmacniacza operacyjnego. To sprawia, że myślę, że mój układ nie jest idealny.
Oznacza to, że hałas nie dochodzi z fotodetektora, więc na razie możesz o tym zapomnieć. Hałas jest albo na napięcie polaryzacji dla dodatniego wejścia, albo jest na ziemi.
Ukończ dwie warstwy podłoża połączone kilkoma przelotkami.
Ponownie nie sądzę, że jest to dobry pomysł z dwóch powodów. Po pierwsze, te dwa samoloty muszą być regularnie łączone ze sobą. To nie jest tak proste, jak się wydaje. Po drugie, wygląda na to, że w związku z tym nie użyłeś podłoża dla krytycznych podsystemów. Częścią tych gruntów jest izolacja prądów pętli wysokiej częstotliwości, aby utrzymać je z dala od głównego uziemienia. Poprzez podłączenie każdego podłoża do uziemienia głównego tylko w jednym miejscu, utrzymuje on prądy w pętli wysokiej częstotliwości na poziomie lokalnym i zapobiega podsystemowi dostrzegania napięć przesunięcia między różnymi punktami uziemienia z powodu prądów na płaszczyźnie uziemienia.
Zasilanie 3,3 V (także zasilanie wzmacniaczy operacyjnych) jest filtrowane przez kondensator tantalu 2,2 µF i sieć pi (100 kHz rollover) przed zasileniem do fotodiody (to znaczy przed rezystorem 10K).
Ale nic z tego nie okazujesz. Kondensator tantalu będzie miał gorszą charakterystykę wysokich częstotliwości i wyższą ESR niż kondensator ceramiczny. Naprawdę nie ma żadnego powodu, aby używać kondensatora tantalowego przy tym napięciu i pojemności. Również kondensator sam w sobie nie jest zbyt dobry bez jakiejkolwiek impedancji, z którą można się przeciwstawić. Wspominasz o sieci pi, ale nic z tego nie jest pokazane na schemacie i mówisz tylko o pojedynczej pojemności, więc to się nie sumuje.
Jak już powiedziałem wcześniej, 100 kHz jest zbyt wysokie. Jak powiedziałem, chciałbym zobaczyć to 10 kHz lub mniej.
Mamy również kondensatory 1/100/10 nF zbliżone do 10K.
Dobrze, ale znowu potrzebują pewnej impedancji, aby działać przeciwko. Jak powiedziałem wcześniej, cewka ferrytowa z cewką scaloną szeregowo z zasilaniem doprowadziłaby do tego.
Wzmacniacz operacyjny ma 1/100/10 nF na pinach zasilania i polaryzacji
OK, ale jeszcze raz potrzebują one impedancji, aby się przeciwstawić. Pomocny byłby szeregowy cewka indukcyjna.
Również ponownie, gdzie dokładnie te kondensatory łączą się z ziemią? Podejrzewam, że właśnie przebijasz swoje płaszczyzny naziemne. Ponownie, wszystko to powinno być połączone z lokalną siecią naziemną połączoną z główną płaszczyzną uziemienia w jednym punkcie.
Kondensator sprzężenia zwrotnego i rezystor są umieszczone jak najbliżej wzmacniacza operacyjnego.
Dobry.
Wszystkie ślady sygnału między fotodiodami i wzmacniaczami operacyjnymi są zminimalizowane; mówimy o najgorszym przypadku <2 cm
Pokazałeś już, że nie pochodzi stąd hałas.
Cały krytyczny sygnał uważany jest umieszczony między dwiema warstwami uziemienia.
Ponownie, ten rodzaj ekranowania jest użyteczny tylko wtedy, gdy masz czyste podłoże, a myślę, że nie. Jeśli tego nie zrobisz, wszystko to zwiększy sprzężenie pojemnościowe od szumu na ziemi do twojego sygnału.
