Che chắn có thể, cách thích hợp là gì?

Tôi thích bảo vệ một mạch nhạy cảm của tôi bằng một tấm khiên. Tôi không có hình ảnh nhưng về cơ bản, tôi đã ghép một hình chữ nhật mặt đất dày 1 mm trên lớp trên cùng và tôi sẽ đặt tấm khiên lên trên để nó sẽ tiếp xúc với dấu vết mặt đất này.

Tôi có một số lo ngại.

1. Tôi có đang tạo một vòng lặp mặt đất bằng cách làm điều này?
2. Nếu tôi không sử dụng tấm khiên, tôi có tạo ra ăng-ten thu được tiếng ồn không?
3. Thực hành được đề nghị cho loại khiên này là gì?

Trên thực tế, tôi thích kết nối tấm khiên tại một điểm duy nhất, nhưng một người phần cứng có nhiều kinh nghiệm hơn khẳng định rằng anh ta muốn có một mặt đất hình chữ nhật đầy đủ để có thể chạm vào mặt đất ở mọi điểm.

Cập nhật

Đây là một đại diện rất thô sơ.

CẬP NHẬT 2

Tiếng ồn là ở đầu ra của bộ khuếch đại của chúng tôi (transimpedance). Đó là khoảng 3-5 mV cho khuếch đại 300.000. (Tôi đã mắc lỗi trong bố cục đầu tiên và hiện đang làm một bảng tốt hơn và mục tiêu là giảm tiếng ồn giai đoạn đầu xuống dưới 1 mV.)

Tôi có hai LDO lấy năng lượng từ pin. Cả hai đều có PSRR cao . Đây là một bảng sáu lớp với ngăn xếp sau, S / G / S / G / P / S. Đây là một chút khác thường chồng lên, nhưng tôi ẩn các tín hiệu nhạy cảm giữa các căn cứ này. Bảng không cần phải là sáu lớp, nhưng sau này sẽ trở thành một phần của một bảng đông đúc khác, do đó là sáu lớp.

Nguồn tiếng ồn rất phong phú:

• Cung cấp năng lượng: Chúng tôi giảm thiểu điều này bằng LDO tốt, bộ lọc ( bộ lọc pi ), bỏ qua tụ điện, v.v. Cho đến nay, trường hợp xấu nhất tôi thấy gợn sóng 1-2 mV trên nguồn; đây thậm chí có thể là thiết bị của tôi. (Tôi không có thiết bị tốt, bộ khuếch đại có PSRR 50 + dB, do đó, điều này sẽ có tác động tối thiểu đến đầu ra.)

• Tiếng ồn Opamp: Đây là tiếng ồn vốn có đến từ bộ khuếch đại. Tôi có một opamp tiếng ồn thấp. .$3\ nV/\sqrt{Hz}$

• Photodiode: Tôi sử dụng một photodiode lớn, điều này làm tăng tiếng ồn, không thể tránh khỏi.

• Các nguồn điện từ khác: Chúng tôi đã thấy bảng rất nhạy cảm, tiếng ồn tăng lên trong các tình huống khác nhau. Ngoài ra, sơ đồ tham chiếu từ một số nguồn khuyến nghị che chắn giảm các nguồn tiếng ồn bên ngoài, vì vậy chúng tôi đang đặt tùy chọn lá chắn này để kiểm tra bảng tiếp theo của chúng tôi.

CẬP NHẬT 3

• 3-5 mV tồn tại ngay cả khi không có 10K và C1. Về cơ bản không có đầu vào cho opamp. Điều này khiến tôi nghĩ rằng bố cục của tôi không hoàn hảo.

Dưới đây là sơ đồ cơ bản cho bộ khuếch đại. Tôi có thể thêm nhiều hơn nếu chúng tôi nghĩ rằng nó là cần thiết.

Các quy tắc sau đây đã được tuân thủ:

• Hoàn thành hai lớp mặt đất được kết nối thông qua một số vias .
• Nguồn cung cấp 3,3 V (cũng là nguồn cung cấp cho các opamp) được lọc thông qua một tụ điện tantal 2.2 2.2F và mạng pi (cuộn 100 kHz) trước khi cung cấp cho photodiode (nghĩa là trước điện trở 10K). Chúng tôi cũng có tụ điện 1/100/10 nF gần với 10K. (Tôi không chắc đó là ý tưởng tuyệt vời, nhưng tốt hơn là nên an toàn.)
• C1 chặn DC (kiến trúc ghép AC), chúng tôi chỉ khuếch đại AC.
• Opamp có 1/100/10 nF ở chân cung và chân thiên vị (độ lệch được cung cấp bởi LDO thứ hai).
• Các tụ điện phản hồi và điện trở được đặt càng gần càng tốt với opamp.
• Tất cả các dấu vết tín hiệu giữa photodiod và opamp được giảm thiểu; chúng tôi đang nói chuyện <2 cm trường hợp xấu nhất.
• Tất cả các tín hiệu được coi là quan trọng được đặt giữa hai lớp mặt đất.

Ngoài ra một quan sát khác giải thích lý do tại sao chúng ta nghĩ đến việc che chắn: Tôi kết nối một điện trở với bộ tạo chức năng của chúng tôi và bật, đây là thông qua cáp cá sấu, (về cơ bản là ăng ten vòng) để chúng tôi biết nó phát ra ở tần số chúng tôi chọn. Tôi có thể thấy đầu ra của opamp chọn điều này độc đáo và khuếch đại. Vì vậy, nó rất rõ ràng với tôi các nguồn bên ngoài để chơi, do đó toàn bộ cuộc thảo luận.

Khi tôi lần đầu tiên nghe ai đó muốn sử dụng khiên, tôi bắt đầu bằng cách nói rằng khiên là nơi ẩn náu đầu tiên của kẻ bất tài. Điều đó không hoàn toàn công bằng vì có những cách sử dụng hợp pháp cho khiên, nhưng nó tạo ra âm thanh cho cuộc thảo luận thực sự, thường là về phát xạ RF hoặc tính nhạy cảm và cuối cùng là về căn cứ xấu gây ra sự lộn xộn.

Một lá chắn nên là nơi ẩn náu cuối cùng của người có thẩm quyền. Khiên cũng có những nhược điểm đáng kể, ngoài vấn đề chi phí rõ ràng. Người không đủ năng lực tin vào huyền thoại rằng nếu bạn đựng thứ gì đó trong hộp dẫn điện thì năng lượng RF không thể thoát ra hoặc đi vào. Điều đó hoàn toàn không đúng. Một lá chắn cũng có thể trở thành ăng-ten nếu không được thiết kế đúng.

Trước khi chúng tôi có thể nói về lá chắn của bạn, trước tiên chúng tôi phải xem xét kỹ chiến lược tiếp đất của bạn. Khiên và tiếp đất đi cùng nhau chặt chẽ. Giải thích chính xác vấn đề là gì bạn nghĩ chiếc khiên sẽ giải quyết, chính xác mọi thứ được nối đất như thế nào, nguồn gốc của tiếng ồn là gì, v.v.

Nói chung, tiếp đất tốt sẽ làm nhiều hơn để giảm phát xạ RF và tính nhạy cảm hơn là một lá chắn. Nếu việc nối đất được thực hiện đúng, một tấm khiên có thể làm giảm thêm một lượng khí thải. Nếu nối đất sai, tấm khiên có thể trở thành ăng ten và khiến mọi thứ tồi tệ hơn. Với một mặt đất tốt, bạn thường muốn lá chắn bao quanh mạch với càng ít lỗ nhỏ càng tốt, được kết nối với mặt đất mạch chính ở một nơi chính xác .

Một lần nữa, cho chúng tôi biết thêm về mạch, bố trí và vấn đề của bạn. Sau đó, chúng ta có thể thảo luận thêm về chiếc khiên nếu nó vẫn phù hợp.

Đã thêm sau khi cập nhật 2:

Có vẻ như mối quan tâm chính của bạn là nhiễu vào tín hiệu tương tự của bạn. Bạn hiện có tiếng ồn 3-5 mV ở đầu ra của bộ khuếch đại đầu tiên, nhưng bạn muốn giảm âm lượng xuống còn 1 mV. Bạn nói rằng đây là một bộ khuếch đại transimpedance, nhưng điều này mâu thuẫn với mức tăng 300k của bạn, vì vậy chúng tôi vẫn không biết mạch của bạn thực sự là gì.

Tín hiệu đầu vào đến từ đâu? Làm thế nào để nó có được đầu vào bộ khuếch đại? Tài liệu tham khảo của nó là gì và bạn đã làm gì để đảm bảo tài liệu tham khảo này sạch? Vấn đề thực sự là làm cho tầng khuếch đại đầu tiên này có độ ồn thấp nhất có thể. Sau đó, tín hiệu ở mức cao hơn và trở kháng thấp hơn, do đó tín hiệu sẽ không bị ảnh hưởng. Các nguồn nhiễu bên ngoài nhận được vào tín hiệu đầu vào là gì? Bao nhiêu tiếng ồn bạn thoát khỏi giai đoạn đầu tiên nếu bạn rút ngắn đầu vào của nó?

PSRR cao cho bộ khuếch đại và bộ điều chỉnh điện áp là tốt, nhưng hãy nhớ rằng chỉ áp dụng ở tần số thấp. Nếu bạn có một mạch đặc biệt nhạy cảm, hãy cung cấp cho nó bộ điều chỉnh tuyến tính của riêng nó với các đầu vào cấp nguồn cho bộ điều chỉnh đó được lọc. Một cái gì đó giống như một cuộn cảm chip theo sau là một tụ gốm lớn để tiếp đất trước bộ điều chỉnh thường là tốt. Thậm chí có thể hai trong số này trong loạt. Vấn đề là loại bỏ các tần số cao trên nguồn cấp điện sao cho các thiết bị điện tử hoạt động trong bộ điều chỉnh có thể xử lý phần còn lại. Tôi muốn xem các bộ lọc cuộn ở 10 kHz hoặc thấp hơn. Bạn cũng muốn giữ nguồn cấp điện không được lọc khỏi tín hiệu đầu vào để tránh thu điện dung. Dấu vết bảo vệ có thể giúp đỡ.

Tôi không thích hai lớp đất. Hai lớp đất có thể khiến bạn gặp rắc rối trừ khi chúng được khâu lại với nhau thường xuyên. Một lần nữa, bạn đang nghĩ lá chắn khi thay vào đó bạn nên suy nghĩ cẩn thận về việc tiếp đất. Trực quan hóa tất cả các dòng trở lại chảy và đảm bảo các thành phần tần số cao không chảy qua mặt phẳng mặt đất. Sử dụng các mặt phẳng dưới mặt đất cục bộ trong các phần cụ thể tạo ra nhiễu tần số cao hoặc nhạy cảm với nhiễu đó. Các tụ điện bỏ qua ngay lập tức đi đến mạng lưới mặt đất địa phương, sau đó được gắn với mạng lưới mặt đất toàn cầu chỉ ở một nơi.

Hiển thị mạch của giai đoạn khuếch đại đầu tiên và giải thích làm thế nào tất cả các căn cứ thực sự được đặt ra.

Đã thêm sau khi cập nhật 3:

3-5 mV tồn tại ngay cả khi không có 10K và C1. Về cơ bản không có đầu vào cho op-amp. Điều này khiến tôi nghĩ rằng bố cục của tôi không hoàn hảo.

Điều đó cho bạn biết tiếng ồn không đến từ bộ tách sóng quang, vì vậy bây giờ bạn có thể quên đi điều đó. Tiếng ồn là trên điện áp phân cực cho đầu vào dương hoặc ở trên mặt đất.

Hoàn thành hai lớp mặt đất được kết nối thông qua một số vias.

Một lần nữa, tôi không nghĩ rằng đây là một ý tưởng tốt vì hai lý do. Đầu tiên, hai mặt phẳng này cần phải được khâu thường xuyên với nhau. Điều đó không dễ thực hiện đúng như âm thanh của nó. Thứ hai, có vẻ như bạn không sử dụng nền tảng con cho các hệ thống con quan trọng. Một phần của điểm của các căn cứ phụ này là cô lập các dòng vòng lặp tần số cao để giữ chúng khỏi mặt đất chính. Bằng cách gắn mỗi mặt đất phụ vào mặt đất chính ở một nơi duy nhất, nó giữ cho dòng điện vòng tần số cao cục bộ và ngăn hệ thống con nhìn thấy điện áp bù giữa các điểm mặt đất khác nhau do dòng điện trên mặt phẳng.

Nguồn cung cấp 3,3 V (cũng là nguồn cung cấp cho op-amps) được lọc thông qua tụ điện tantalum 2.2, và mạng pi (cuộn 100 kHz) trước khi cung cấp cho photodiode (nghĩa là trước điện trở 10K).

Nhưng bạn không thể hiện điều đó. Một tụ điện tantali sẽ có đáp ứng tần số cao kém hơn và ESR cao hơn so với tụ gốm. Thực sự không có lý do nào để sử dụng một tụ điện tantali ở điện áp và điện dung này. Ngoài ra, một tụ điện tự nó không tốt lắm mà không có một số trở kháng để làm việc. Bạn đề cập đến một mạng pi, nhưng không có mạng nào được hiển thị trên sơ đồ và bạn chỉ nói về một điện dung duy nhất, do đó không thêm vào.

Như tôi cũng đã nói trước đây, 100 kHz là quá cao. Như tôi đã nói, tôi muốn thấy rằng 10 kHz hoặc ít hơn.

Chúng tôi cũng có tụ điện 1/100/10 nF gần với 10K.

Tốt, nhưng một lần nữa, họ cần một số trở ngại để làm việc chống lại. Một cuộn cảm hạt ferrite nối tiếp với nguồn cấp dữ liệu sẽ làm điều đó, như tôi đã nói trước đây.

Op-amp có 1/100/10 nF ở chân cung và chân thiên vị

OK, nhưng một lần nữa, những thứ này cần một số trở kháng để làm việc chống lại. Một cuộn cảm chip trong loạt sẽ giúp.

Ngoài ra, một lần nữa, chính xác những tụ điện này kết nối với mặt đất ở đâu? Tôi nghi ngờ bạn chỉ đang đấm vào máy bay mặt đất của bạn. Một lần nữa, tất cả điều này nên được kết nối với một mạng lưới mặt đất cục bộ được kết nối với mặt phẳng mặt đất chính tại một điểm duy nhất.

Các tụ điện phản hồi và điện trở được đặt càng gần càng tốt với op-amp.

Tốt

Tất cả các dấu vết tín hiệu giữa photodiod và op-amps được giảm thiểu; chúng tôi đang nói chuyện <2 cm trường hợp xấu nhất

Bạn đã chỉ ra rằng đây không phải là nơi phát ra tiếng ồn.

Tất cả các tín hiệu được coi là quan trọng được đặt giữa hai lớp mặt đất.

Một lần nữa, loại che chắn này chỉ hữu ích nếu bạn có một mặt bằng sạch, mà tôi nghĩ rằng bạn không có. Nếu bạn không, tất cả điều này là tăng sự ghép điện dung từ nhiễu trên mặt đất đến tín hiệu của bạn.