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aldofad 28-06-2015 02.42.38

Induttanza di filtro sull'alimentazione del micro - limiti di convenienza
 
Ciao a tutti,
sto adoperando, con gran comodità, questo regolatore step/up/down della Pololu da 3.3 V https://www.pololu.com/product/2122 per alimentare un ATMega328 e un XBee.
Il regolatore è tutto sommato economico considerata la sua ambivalenza e le dimensioni ragionevolmente contenute (sempre considerato il costo).
Ne apprezzo moltissimo il consumo di quiescenza ridottissimo, ossia quando mando a dormire tutto il suo carico (il micro e l'XBee), di soli 35-40 µA anche senza mandarlo in low-power (ossia anche lui a dormire).
In altre parole sono contento del prodotto.

Tuttavia ho notato che il regolatore presenta un disturbo costante in uscita, ad una frequenza di circa 15 MHz, di un ampiezza di 130 mA (VPP ossia il delta tra picco positivo e negativo), a prescindere dal carico.
(E' senz'altro un pò di risonanza causata dall'induttanza montata a bordo del regolatore da parte della Pololu, dato che il buck/boost di bordo TPS63060 oscilla ad una frequenza minore, ossia 2.4 MHz)
Naturalmente siamo ben lontani dal riscontrare problemi evidenti causati dal disturbo con le caratteristiche indicate. Tuttavia mi sono permesso comunque di filtrarlo con un'induttanza.

http://s11.postimg.org/rguszu33n/IMG_2519.jpg

Desidero avere la vostra opinione circa qualche considerazione:
- Siete d'accordo se dico che in Pololu hanno evitato di filtrare finemente i disturbi per mantenere le dimensioni compatte e il costo basso? (Quante volte in fin dei conti si riscontra questa caratteristica sugli alimentatori switching economici..)

- Impiegando il regolatore descritto solo per alimentare il micro e l'XBee, ossia non per interagire direttamente con componenti analogici di precisione (amplificatori operazionali, clock, ...), ritenete essere semplicemente paranoico filtrare quel disturbo? Se l'applicazione rientrasse vagamente in qualche criterio di tipo "mission critical", la risposta precedente potrebbe cambiare tono ed essere giustificata l'attenzione verso un disturbo dell'entità descritto?

Grazie delle opinioni,
un saluto

astrobeed 28-06-2015 06.15.59

Citazione:

Orginalmente inviato da aldofad (Messaggio 72387)
ritenete essere semplicemente paranoico filtrare quel disturbo?

Puoi ignorarlo, anche perché a quella frequenza influisce ben poco pure sulla parte analogica di un micro.
Se guardi il 5V presente sulla USB del pc, con i quali spesso e volentieri si alimentano schede con micro, ti rendo conto da solo che quello switching è "silenzioso" al confronto. :)
Tutti gli switching sono rumorosi, anche quelli che costano decine di Euro, il solo modo per eliminare completamente il rumore è mettere in mezzo un filtro CLC in configurazione pi greco, poi un LDO della tensione che ti serve.
Senza diventare paranoici nella stragrande maggioranza dei casi basta uno switching regolato a 6.5V seguito da un LDO 5V con in ingresso la classica coppia di condensatori 100 uF + 100 nf.
Quanto sopra solo se è veramente importante disporre del 5V pulito, p.e. nel caso di misure con ADC ad alta velocità, magari a 12 bit, però se il micro usato dispone del pin per il riferimento esterno basta che solo questa tensione sia realmente pulita e minore di quella di alimentazione p.e. 3.3V invece di 5V.
Il discorso è complesso ed andrebbe valutato di caso in caso, in linea generale se il tutto è esclusivamente digitale 150 mV di rumore, ad altissima frequenza, sull'alimentazione non creano nessun problema, i margini tra i due livelli logici sono ben più ampi.

aldofad 28-06-2015 10.17.05

Se lo dici tu allora sto sereno! Grazie.

Ivoc 28-06-2015 19.52.57

Citazione:

Orginalmente inviato da aldofad
Tuttavia ho notato che il regolatore presenta un disturbo costante in uscita, ad una frequenza di circa 15 MHz, di un ampiezza di 130 mA (VPP ossia il delta tra picco positivo e negativo), a prescindere dal carico.

Penso che intendevi un'ampiezza di 130mV, non per fare il bacchettone ma solo per chi legge... Sei sicuro che sia un disturbo reale generato dallo switching? Verifica, se ci sono, i dati del costruttore, spesso si tratta di disturbi indotti e non reali, cioè la misura fatta con l'oscilloscopio è falsata da un ritorno sulla massa dello strumento stesso. Una misura errata spesso è forviante e porta a realizzare modifiche circuitali magari non necessarie.

aldofad 28-06-2015 22.02.47

Citazione:

Orginalmente inviato da Ivoc (Messaggio 72404)
Penso che intendevi un'ampiezza di 130mV, non per fare il bacchettone ma solo per chi legge...

Grazie per averlo notato, si sono mV. Errore di battitura

Citazione:

Orginalmente inviato da Ivoc (Messaggio 72404)
Sei sicuro che sia un disturbo reale generato dallo switching? Verifica, se ci sono, i dati del costruttore, spesso si tratta di disturbi indotti e non reali, cioè la misura fatta con l'oscilloscopio è falsata da un ritorno sulla massa dello strumento stesso. Una misura errata spesso è forviante e porta a realizzare modifiche circuitali magari non necessarie.

Nessun dubbio circa la bontà del rilevamento della misura con l'oscilloscopio per la misura in questione. E' proprio un disturbo del regolatore di tensione qualunque sia il carico (in stazionario a termine transitorio).

--

Astrobeed ha risposto chiaramente, ritenendo la frequenza del disturbo di 15 MHz (in rapporto ovviamente all'ampiezza di 130 mV) troppo elevata per provocare problemi non solo all'alimentazione, ma anche alla bontà di letture analogiche da parte dell'ATMega328P (che adopero a frequenza dimezzata ad 8 MHz).
Diciamo che sarei curioso di sapere da Astrobeed in termini generali quale potrebbe essere quindi una soglia di disturbo, in termini di frequenza/ampiezza[mV], tale da dover necessariamente essere filtrata per un utilizzo hobbistico con un comune Arduino.

Ciao a tutti

Ivoc 29-06-2015 12.58.09

Ok, se sei certo delle misure posso provare a suggerirti di aumentare le capacità in ingresso e in uscita. Il manuale chiama 2x10µF in ingresso e 2x22µF per l'uscita, puoi migliorare mettendo dei condensatori a basso ESR 2x100µF in uscita e altrettanti in ingresso, Verifica che ci siano le capacità di bypass nei punti giusti. Per ultimo se non migliora, puoi creare un filtro sull'uscita mettendo un induttanza dello stesso valore di quella montata e altri due condensatori sull'uscita. Ricorda che a quelle frequenze è fondamentale il valore di ESR dei condensatori(il più basso possibile) come la tensione se è più alta migliora il fattore di ESR. Il datasheet indica valori di capacità d'uscita minimi ma per ridurre il ripple dice " da lì in su" quindi abbonda :D


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