ArduinoLeardoardo (कम पास फिल्टर?) पर AVCC पिन वायरिंग को समझना

Question

Arduino लियोनार्डो का पिछले बोर्डों के साथ एक दिलचस्प अंतर है: ATMEGA32U4 का AVCC पिन MH529-300Y फेराइट मोतियों के माध्यम से + 1VF संधारित्र के माध्यम से GND से जुड़ा है ।

ArduinoUno और ArduinoMega2560 में, यह पिन बस VCC से जुड़ा था। Atmel डेटाशीट के अनुसार, यह पिन ADC कन्वर्ट होने पर लो-पास फ़िल्टर से जुड़ा होना चाहिए।

Arduino लियोनार्डो स्कीमा

यह वास्तव में एक कम पास फिल्टर है? यदि हाँ, तो यह कैसे काम करता है? आप उस प्रकार के सर्किट को कैसे कहेंगे? आप इसे कैसे मॉडल करते हैं?

Comments

वैसे फेराइट बीड एकरूपता प्रदान करता है और कैपेसिटर कैपेसिटेंस प्रदान करता है, इसलिए यह एलसी फिल्टर का एक रूप है।

— आंद्रेजाको जूल

वाह, भयानक योजनाबद्ध।

— कॉनर भेड़िया

यह पता चला है कि आप एक पारंपरिक आरसी फिल्टर का उपयोग नहीं कर सकते हैं - इसके बारे में अधिक जानने के लिए नीचे टिप्पणी पढ़ें। इसके अलावा, Atmega 32u4 डेटाशीट के पेज 302 में इसके लिए कुछ स्पष्टीकरण है (24.7.2 एनालॉग नॉइज़ कैंसलिंग तकनीक)।

— सरफता

Answer 1

प्रारंभ करनेवाला प्लस संधारित्र एक आवृत्ति-निर्भर वोल्टेज विभक्त बनाता है।

$\dfrac{V_{OUT}}{V_{IN}} = \dfrac{Z_C}{Z_C + Z_L}$

$Z_L$$Z_C$$Z_L$$Z_C$

हालांकि, वे प्रारंभ करनेवाला एक अच्छा एक नहीं है। यह एक उच्च आवृत्ति ईएमआई दबानेवाला यंत्र है, जिसे दसियों मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों पर लक्षित किया गया है। (प्रयुक्त प्रकार 100 मेगाहर्ट्ज पर 30 an का प्रतिबाधा है।)

प्रतिबाधा वक्र 0.5 ed / MHz ढलान को दर्शाता है, इसलिए 100 हर्ट्ज पर अधिष्ठापन का प्रतिक्रियाशील हिस्सा नगण्य है।

वास्तव में जिस चीज की जरूरत होती है वह है कम आवृत्ति के शोर का दमन, जैसे बिजली की आपूर्ति से 100 हर्ट्ज तरंग। तब यह प्रारंभ करनेवाला बहुत बेकार है, और यह सिर्फ संधारित्र होने जैसा है।

कम आवृत्तियों के लिए प्रेरक अव्यवस्थित रूप से बड़े हो सकते हैं, फिर प्रारंभ करनेवाला के बजाय एक अवरोधक एक बेहतर विकल्प होगा। डेटाशीट कहती है कि AVCC को VCC - 0.3 V से कम नहीं होना चाहिए, लेकिन मुझे पता नहीं चला कि AVCC कितना वर्तमान उपयोग करता है। यह अधिक नहीं होगा, अधिकतम 10 sayA कहें। आरसी फिल्टर की कटऑफ आवृत्ति है

$f_C = \dfrac{1}{2 \pi RC}$

इसलिए यदि हम 1 itorF संधारित्र के साथ 15.9 kΩ अवरोधक का उपयोग करते हैं, तो हमारे पास 10 हर्ट्ज कटऑफ आवृत्ति है, और आवृत्ति प्रतिक्रिया इस तरह दिखाई देगी:

15.9 kΩ के माध्यम से 10 TheA एक 159 mV ड्रॉप है, इसलिए यह कल्पना के भीतर है। एक 100 हर्ट्ज रिपल को 20 डीबी द्वारा अटेंड किया जाएगा, जो कि 1:10 है, जो कि ज्यादा नहीं है, लेकिन वीसीसी को पहले से ही ठीक से डिकूप किया जाना चाहिए, इसलिए 20 डीबी सिर्फ अतिरिक्त है। 1 kHz से कम शोर 40 dB से कम हो जाएगा, यह एक कारक 1: 100 है।

Comments

महान जवाब स्टीवन। आपका बहुत बहुत धन्यवाद! (और प्रश्न में जोड़े गए चित्र के लिए धन्यवाद;)

— सर्राफा

@ सरफटा - मेरी खुशी, स्वीकार करने के लिए धन्यवाद। लेकिन मैंने तस्वीर अपलोड नहीं की, वह जिप्पी थी । मैंने आपका हस्ताक्षर हटा दिया :-) (वे साइट पर अनुमति नहीं हैं)

— स्टीवन्वह

अच्छी तरह से धन्यवाद, मुझे अब पता है कि संपादित इतिहास को कैसे देखना है?) उन सभी का धन्यवाद जिन्होंने प्रश्न को साफ किया और इसे बेहतर बनाया!

— सरफता

महत्वपूर्ण - इस सूची का उपयोग करने से पहले पढ़ें! मैं एक Atmega 32U4 और इस पृष्ठ टिप्पणियों (15.8k रोकनेवाला + 1 यूएफ संधारित्र) पर वर्णित कम-पास फिल्टर के साथ एक कार्ड का निर्माण करता हूं। यह पता चला है कि एवीसीसी पर खींचा गया वर्तमान अपेक्षा से बहुत अधिक है: मैं एवीसीसी पर 2.58 वी को वीसीसी के साथ 3.30 वी पर मापता हूं (इसलिए I = (3.30-2.58) / 15.8) = 45uA। वोल्टेज ड्रॉप 0.72V है, जो अनुमत ड्रॉप से ​​दोगुना है। नतीजा यह है कि चिप को प्रोग्राम नहीं किया जा सकता है। आप इसे पढ़ सकते हैं लेकिन लिखना हर समय विफल रहता है। मैंने रोकनेवाला को हटा दिया और AVCC को सीधे VCC से जोड़ा और अब चिप को प्रोग्राम कर सकता है। [Cc @stevenh]

— सरफता

@ सरफटा - आप अभी भी एक अवरोधक का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन कम मूल्य का उपयोग करना होगा, जैसे कि 4.7 k।

— 23

Answer 2

कुछ बहुत अच्छे जवाब। मेरा मानना ​​है कि नियंत्रण रेखा फ़िल्टर का लक्ष्य बिजली की आपूर्ति तरंग को फ़िल्टर नहीं करना है। कि बिजली लाइनों / विमानों पर कठोर (कम ESR) कैप के साथ सबसे अच्छा किया जाता है और शुरू करने के लिए सही रेगुलेटर भाग उठाता है। इसके अलावा, अगर आप USB पोर्ट से अपने Arduino को पावर देते हैं तो कम फ्रीक्वेंसी रिपल की तरह का शोर नगण्य हो जाएगा। सस्ते दीवार वॉर्ट दसियों से सैकड़ों KHz रेंज में एक स्विचर है और विद्युत शोर और वोल्टेज नियामक और समाई पर होगा। डिजिटल पावर रेल को वहां मदद करनी चाहिए।

LC L / P फ़िल्टर जो कर रहा है वह डिजिटल सिग्नल के तेज किनारों को हटा रहा है जो डिजिटल पावर लाइनों पर अपना रास्ता ढूंढते हैं और अगर सीधे AVCC पिन से जुड़े तो ए / डी रूपांतरण सर्किटरी में अपना रास्ता खोज लेंगे।

बोर्ड बड़े अवरोधक (आरसी सर्किट में) के साथ बूट नहीं करेगा इसका कारण यह है कि ATMega भाग में PLL एक एनालॉग सर्किट है और A / D कन्वर्टर्स के समान AVCC पिन का उपयोग करता है और इसे पर्याप्त शक्ति नहीं मिली । हो सकता है कि यह वास्तव में दोनों पिनों को समान रूप से उपयोग नहीं करता है, लेकिन डेटा शीट में कोई भिन्नता नहीं है (दोनों ही एचसीसी कहा जाता है)। लेआउट-वार यह एक पीड़ा है कि पिन 24 और 44 वाले हैं जो एवीसीसी में जाते हैं क्योंकि वे चिप के विपरीत किनारों पर हैं और जो उन्हें पूरी बिजली योजना समर्पित करने के लिए परेशान करने वाले हैं? तुम अंत में दोनों तरफ vias के साथ भाग में एक संकेत मार्ग समाप्त, आदि दर्दनाक। डेटाशीट में बमुश्किल वास्तविकता के इस बदसूरत बिट का उल्लेख है, लगभग अतिरिक्त पिन ATMEL द्वारा एक दूसरा विचार था।

वैसे भी, ये शोर संकेत माइक्रोप्रोसेसर से बाहर आते हैं जब यह आंतरिक रूप से स्विच करता है और वे डिजिटल लॉजिक को चोट नहीं पहुंचाते हैं, लेकिन 10-बिट्स को एनालॉग परिशुद्धता प्राप्त करने की कोशिश में बिजली की आपूर्ति पक्ष पर थोड़ा अधिक प्रयास होता है। उन डिजिटल शोर किनारों शायद nS समय सीमा (100 मेगाहर्ट्ज-ईश) के दसियों में हैं, इसलिए इस विशेषता के साथ फिल्टर बहुत अच्छी तरह से काम करेंगे। यदि आप संख्याओं के माध्यम से काम करते हैं, तो एवीसीसी = 5 वी और ए / डी के 10-बिट्स का उपयोग करना प्रत्येक एलएसबी लगभग 5 एमवी है। लगता है कि आपको "कम" शोर करने के लिए अंगूठे के मोटे नियम के रूप में आधे से भी कम समय की आवश्यकता होगी।

MH2029-300Y डेटाशीट 100 मेगाहर्ट्ज पर 20 ओम दिखाता है। अगर आरसी फ़िल्टर की कोशिश करने वाले व्यक्ति ने घुटने की आवृत्ति 1 मेगाहर्ट्ज पर सेट की होती है, तो यह शायद बेहतर काम करेगा क्योंकि वह एक छोटे अवरोधक को चुन सकता है। 22 ओम अवरोधक की तरह कुछ (100 मेगाहर्ट्ज पर प्रारंभकर्ता के प्रतिबाधा से मेल खाने के लिए) और एक .01uF कैप में इनपुट लोडिंग (45uA x 22 ओह्म = 1 मीटर) या उसके नंबरों के कारण पर्याप्त डीसी वोल्टेज ड्रॉप होता। वह ब्याज की आवृत्ति में 40 डीबी से नीचे होगा।

मैं इस पर एक लेआउट पास की शर्त नहीं लगाता, लेकिन अगर कुछ पैरों के निशान थे, तो मैं इसे एक शॉट दे सकता हूं (दोनों के लिए 0805 छाप उठाओ?) लेकिन प्रारंभ करनेवाला के साथ मौसर से $ 0.10 का हिस्सा होने के कारण, बस इसके साथ क्यों नहीं चिपके? ?

Answer 3

हां, यह कम पास वाला फिल्टर है। फेराइट बीड एक हानिरहित आगमनात्मक घटक है जो कुछ हद तक एक आवृत्ति पर निर्भर अवरोधक की तरह काम करता है, जिसमें एल कम आवृत्तियों पर हावी होता है और उच्च आवृत्तियों पर आर हावी होता है। संधारित्र जमीन पर उच्च आवृत्तियों को हिलाता है। संयुक्त वे कम क्यू के साथ एक एलसी फिल्टर बनाते हैं, जो तेज गुंजयमान शिखर (जब तक कि कटाव मनका के प्रतिरोधक क्षेत्र में है) का अनुभव नहीं करता है जो "मानक" एलसी फिल्टर में समस्याएं पैदा कर सकता है।
हालांकि स्टीवन नोट के रूप में यह हिस्सा इस एप्लिकेशन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह एक उच्च आवृत्ति वाला हिस्सा है और एडीसी अपेक्षाकृत कम आवृत्ति है। इसका उपयोग किसी ऐसी चीज में करना होगा जिसमें बहुत अधिक आवृत्तियों पर फ़िल्टर करने की आवश्यकता होती है, जैसे FPGA डिज़ाइन, उच्च आवृत्ति ADC, आदि।