Filtre RC ou LC

[kevin8z]

Bonjour,

Je conditionne le signal de sortie d'un micro, pour faire une fft, et ensuite faire un Vu-mètre pour une table à led. Donc la qualité du signal de sortie ne doit pas être obligatoirement extraordinaire.
Le problème, est que l'alimentation provient d'une alim à découpage (acheté), et donc pas mal de parasite, surtout une oscillation amortie à une fréquence de minimum 7Khz (400mVpp) (en fonction de la charge la fréquence de découpage varie).
Pour le signal je vais déjà mettre un filtre passe bas en contre réaction à l'ampli op, mais le mieux est-il d'alimenter ce montage (2AOPs et un pont diviseur) via un filtre RC ou LC, ou autre filtrage?

Merci
-----

[gwgidaz]

Bonjour,
Une alimentation défectueuse produit souvent des phénomènes peu prévisibles, surtout avec les AOP. Il vaut mieux l'améliorer. Un filtre RC provoque une chute de tension de l'alimentation, proportionnelle à la résistance et à la consommation. Donc voir si c'est acceptable. En général, une inductance coute cher, et il est souvent préférable de mettre une résistance faible et un condensateur chimique élevé.

[kevin8z]

Une alimentation défectueuse produit souvent des phénomènes peu prévisibles, surtout avec les AOP. Il vaut mieux l'améliorer.

En faite en sortie de l'alim j'ai 20mVpp d'ondulation (oscillations amorties)
Mais ça rayonne sur la carte et avec les inductances des pistes l'oscillation est amplifiée. En faite le routage de la carte est à refaire pour éviter au maximum ces phénomènes.
Mais pour la nouvelle version je voudrais un filtre, pour avoir un meilleurs taux de réjection de l'alimentation.

Un filtre RC provoque une chute de tension de l'alimentation, proportionnelle à la résistance et à la consommation. Donc voir si c'est acceptable. En général, une inductance coute cher, et il est souvent préférable de mettre une résistance faible et un condensateur chimique élevé.

Le coût n'est pas un problème, c'est pour un projet perso.
Après je me demande qu'elle est la meilleurs solution.
Pour le filtre RC je peut connaître environ la consommation, la chute de tension sera négligeable.

[gwgidaz]

Bonjour,

Je ne pense pas que les inductances des pistes "amplifient" les oscillations à 7 KHz de l'alimentation. ( ça pourrait être le cas à 700 MHz...)
voir autre chose....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

L'inconvénient majeur des filtres LC, outre l'éventuel coût, vient des "ringing", petites oscillations amorties, obtenues sur la tension d'alim lors des appels de courant.
Le choix RC/RL se fait également en fonction de ce qui est alimenté (numérique, analogique, mixte).

En faite en sortie de l'alim j'ai 20mVpp d'ondulation (oscillations amorties)
Mais ça rayonne sur la carte et avec les inductances des pistes l'oscillation est amplifiée. En faite le routage de la carte est à refaire pour éviter au maximum ces phénomènes.
Mais pour la nouvelle version je voudrais un filtre, pour avoir un meilleurs taux de réjection de l'alimentation.

Il faut voir quelle est la tension nominale, mais a priori, 20mV, c'est pas énorme. Comment est-ce mesuré ?
As-tu un plan de masse ? Idéalement, il faut 3 ou 4 couches : deux pour l'alim et le reste pour les signaux.
Le découplage des différents composants est-il bien réalisé ? composants CMS céramique X7R soudés directement sous les AOP ?

Es-tu sûr que le problème provienne des alim et non d'un couplage qqcq entre les pistes de signal et les pistes bruitées ? Les pistes sensibles sont-elle bien protégées ?
As-tu testé le montage alimenté par une alimentation de labo linéaire ?
As-tu testé le montage alimenté par une alimentation de labo linéaire lorsque ton alim à découpage est en fonctionnement (débitant sur charge non-nulle) à proximité ?
As-tu testé le montage alimenté par une alimentation de labo linéaire mais lorsque la sortie de ton alim à découpage en fonctionnement est câblée à la carte (cela demande de découper certaines pistes, pour voir si les perturbations proviennent de l'alim des AOP ou des pistes d'alim) ?

Une photo de la carte, un schéma, un typon ?

[kevin8z]

L'inconvénient majeur des filtres LC, outre l'éventuel coût, vient des "ringing", petites oscillations amorties, obtenues sur la tension d'alim lors des appels de courant.
Le choix RC/RL se fait également en fonction de ce qui est alimenté (numérique, analogique, mixte).

Il me faut un filtre uniquement pour alimenter 2 AOPs, pour avoir un tension plus stable. Le filtre RC me parait bien.

Il faut voir quelle est la tension nominale, mais a priori, 20mV, c'est pas énorme. Comment est-ce mesuré ?
As-tu un plan de masse ? Idéalement, il faut 3 ou 4 couches : deux pour l'alim et le reste pour les signaux.
Le découplage des différents composants est-il bien réalisé ? composants CMS céramique X7R soudés directement sous les AOP ?

En faite c'est 200mV pour une tension de 5V continue, mesuré à l'oscillo, c'est beaucoup je trouve.
Non pas de plan de masse, en faite j'ai complètement foiré le routage de cette carte. Je ne portais aucune importance sauf pour les pistes d'alim lors du routage, je me rend compte que beaucoup de parasite peuvent interférer sur mes pistes du coup(diaphonie, problème de mode commun etc...). J'ai téléchargé un cour de CEM pour le routage de carte, je vais lire ça et refaire une carte au propre.

En faite le montage avec l'AOP était déporter via des fils pour faire des essais, j'avais oublié le découplage... Maintenant l'oscillation amortie a été divisée par 2 et donc vaut 200mV c'est toujours de trop.
Et je vois aussi que des parasites proviennent d'une piste avec un signal à 800Khz.

En clair, le routage est complètement foiré. Et l'alim à découpage fournie des oscillations de grande amplitude.

J'ai déduit tout ça des essais avec alim linéaire, à découpage ...

[kevin8z]

Je viens de me rendre compte que :

Lorsque je relie la masse au boitier métallique : l'oscillation n'est plus que de 40mV
Lorsque je relie la masse à la terre : l'oscillation n'est plus que de 40mV
Lorsque je relie la masse et la terre au boitier métallique, l'oscillation est de 20mV

En faite le boitier métallique n'est relier à rien sinon.

Et à l'intérieure de l'alim il y a un condo entre masse et terre, donc je ne sais pas si c'est bon de relié les 2 ensembles.

[f6bes]

Bjr à toi,
Meme si le routage est raté , pourrais tu metre en ligne une "visu" de ta carte?
De meme on ne sait rien sur la sensibilité de l'étage d'entrée de ton micro ?
Enfin d'aprés ce que j'en crois comprendre ton alimentation ( achetée ) ne fait pas partie de la carte.
Ton alimentation est elle dans le meme boitier que ton montage ?
Si tel est le cas il serait bon de ne pas mettre ensemble un dispositif qui " découpe" avec un montage qui
ne demande qu'à etre suceptible.

Bon WE

[kevin8z]

Meme si le routage est raté , pourrais tu metre en ligne une "visu" de ta carte?
De meme on ne sait rien sur la sensibilité de l'étage d'entrée de ton micro ?
Enfin d'aprés ce que j'en crois comprendre ton alimentation ( achetée ) ne fait pas partie de la carte.
Ton alimentation est elle dans le meme boitier que ton montage ?
Si tel est le cas il serait bon de ne pas mettre ensemble un dispositif qui " découpe" avec un montage qui
ne demande qu'à etre suceptible.

Etant donné que je vais refaire le routage, car les problème proviennent de la carte est de l'alim, je ne sais pas si une visu de la carte est nécessaire.
C'est à dire la sensibilité?
J'ai réalisé ce schéma sur une vero board car le montage d'avant était pas bon. http://www.google.fr/imgres?imgurl=h...ed=0CCsQ9QEwAQ
Je n'ai pas mis C3 ni R8, mais se sera mis sur la prochaine carte, ainsi qu'un condo au niveau du pont diviseur pour la stabilité de tension

C'est bien ça, l'alim ne fait pas partie de la carte, mes elle est dans le même boitier que mon montage. Mais maintenant en reliant la terre et la masse au boitier métallique de celle-ci, les oscillations dure moins longtemps et leurs amplitude on étaient diviser par 10, il n'y a plus que 20mVpp, donc cela est largement acceptable.

Je pense que le problème est réglé. Merci à tous pour votre investissement.

PS : En faite il y a un condo entre terre et masse, et un condo entre masse primaire et masse secondaire.

[kevin8z]

Il me faudrait une précision pour le routage, que je n'est pas trouvé.
Ma carte sera une double couche. Donc je vais essayer de faire un plan de masse sans "coupure" par piste.
J'aurai un coté analogique et l'autre numérique.
Pour le numérique je vais respecter la règle du mayage, mais pour l'analogique, j'amène le + depuis le connecteur d'alim(donc en étoile, une piste va au numérique et l'autre piste va à l'analogique), ou le + va au numérique puis à l'analogique? Car dans un cour il indique qu'il faut alimenter l'étage le plus bruyant en premier et aller jusque l'étage le moins bruyant, c'est indiquer pour l'analogique, mais pour une carte mixte c'est pareil?

[Antoane]

Bonsoir,

En faite c'est 200mV pour une tension de 5V continue, mesuré à l'oscillo, c'est beaucoup je trouve.

Et l'alim à découpage fournie des oscillations de grande amplitude.

Cette alim est-elle convenablement chargée, i.e. débite-t-elle son courant nominal ? Quel type d'alim est-ce (pour luminaire 12V...) ? Parce que 200mV de bruit sur de découpage sur 5V nominal... C'est effectivement très beaucoup.

Non pas de plan de masse, en faite j'ai complètement foiré le routage de cette carte. Je ne portais aucune importance sauf pour les pistes d'alim lors du routage, je me rend compte que beaucoup de parasite peuvent interférer sur mes pistes du coup(diaphonie, problème de mode commun etc...). J'ai téléchargé un cour de CEM pour le routage de carte, je vais lire ça et refaire une carte au propre.

En faite le montage avec l'AOP était déporter via des fils pour faire des essais, j'avais oublié le découplage... Maintenant l'oscillation amortie a été divisée par 2 et donc vaut 200mV c'est toujours de trop.

Bon, on ira pas jusqu'à dire que tu fais tout pour avoir des problèmes, mais là...

C'est à dire la sensibilité?

Un circuit avec des signaux de faibles amplitude sur des noeuds à haute impédance est a priori plus sensible aux perturbations qu'un circuit logique.

Ma carte sera une double couche. Donc je vais essayer de faire un plan de masse sans "coupure" par piste.

Ne pas hésiter à mettre des strap pour éviter les coupures dans les plans de cuivre.

pour l'analogique, j'amène le + depuis le connecteur d'alim (donc en étoile, une piste va au numérique et l'autre piste va à l'analogique), ou le + va au numérique puis à l'analogique? Car dans un cour il indique qu'il faut alimenter l'étage le plus bruyant en premier et aller jusque l'étage le moins bruyant...

As-tu compris pourquoi il faut alimenter le circuit le plus bruyant en premier ? La réponse à ta question s'en déduit.
Donc ?

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C'est une histoire de couplage par impédance commune

Hésite pas à proposer ton routage ici avant gravure.

[kevin8z]

Cette alim est-elle convenablement chargée, i.e. débite-t-elle son courant nominal ? Quel type d'alim est-ce (pour luminaire 12V...) ? Parce que 200mV de bruit sur de découpage sur 5V nominal... C'est effectivement très beaucoup.

C'est une alim comme celle-ci http://www.ebay.com/itm/1-pc-Switchi...item20b1d87a8f
Mais si je relis la masse à la terre et le tout au boitier métallique, j'ai une oscillation inférieur à 20mVpp, donc tout rentre dans l'ordre.

As-tu compris pourquoi il faut alimenter le circuit le plus bruyant en premier ? La réponse à ta question s'en déduit.
Donc ?
C'est une histoire de couplage par impédance commune

Oui je pense que j'ai compris, enfin peut être pas entièrement, car j'hésite entre faire partir une piste et alimenter les CI numérique, et une autre allant alimenter l'analogique.

Hésite pas à proposer ton routage ici avant gravure.

c'est ce que je ferai pour être sur que tout est bien.

[Antoane]

Bonjour,

C'est une alim comme celle-ci http://www.ebay.com/itm/1-pc-Switchi...item20b1d87a8f
Mais si je relis la masse à la terre et le tout au boitier métallique, j'ai une oscillation inférieur à 20mVpp, donc tout rentre dans l'ordre.

Certe, mais je ne sais pas s'il est très bon de "jouer" ainsi avec les classes d'isolation des matériels.

Oui je pense que j'ai compris, enfin peut être pas entièrement, car j'hésite entre faire partir une piste et alimenter les CI numérique, et une autre allant alimenter l'analogique.

Idéalement, il faut une étoile, pour que la chute de tension engendrée par la circulation du courant d'alimentation des circuits bruyant dans l'impédance des pistes ne soit pas vue par les autres ciruits.

Ton alim est prévue pour débiter 7A, as-tu essayé de la faire débiter quelques ampères dans un circuit annexe pendant qu'elle alimente ta carte ? Le but étant de la mettre près de son point de fonctionnement nominal.

[kevin8z]

Certe, mais je ne sais pas s'il est très bon de "jouer" ainsi avec les classes d'isolation des matériels.

Justement je ne sais pas non plus si c'est très bon.

Idéalement, il faut une étoile, pour que la chute de tension engendrée par la circulation du courant d'alimentation des circuits bruyant dans l'impédance des pistes ne soit pas vue par les autres ciruits.

D'accord ça confirme sque je pensais, merci.

Ton alim est prévue pour débiter 7A, as-tu essayé de la faire débiter quelques ampères dans un circuit annexe pendant qu'elle alimente ta carte ? Le but étant de la mettre près de son point de fonctionnement nominal.

je lui est fait débiter 1.7A, le bruit augmente un tout petit peut, et la fréquence elle, augmente aussi (normal ce doit être une alim à découpage à fréquence variable), elle passe à 40KHz je crois, du coup vue que sur l'ampli OP de sortie j'ai un filtre passe bas à 10KHz, ça rentre dans l'ordre.

[kevin8z]

Bonjour,

Voila j'ai fini le schéma plus routage, j'ai fait un plan de masse, j'ai quelques vias qui n'ont pas l'air gênant. Si vous pouviez me dire ce que vous en pensez.

Je voudrais savoir, lorsque l'on a 2 broches de masse opposée sur un composant (exemple PIC broche 8 et 19) le mieux et t-il de faire un via vers la masse devant chaque broche, ou de faire un unique via vers la masse puis de relier les 2 broches entre-elles(liaison sur la face TOP, plan de masse en BOTTOM)?
Et aussi pour le découplage, vaut mieux t-il mettre un via vers la masse devant la broche de masse et un via sur la masse du condo, ou un unique via et relier la masse du condo à la broche de masse du dit composant (liaison sur la face TOP, plan de masse en BOTTOM)?

Il y a 2 images du routage, une avec le plan de masse dessinée, et l'autre sans le plan de masse pour mieux voir les vias.

Merci

ROUTAGE .png
routage2.png
schema1.png
schema2.png

[Antoane]

Bonsoir,

Et aussi pour le découplage, vaut mieux t-il mettre un via vers la masse devant la broche de masse et un via sur la masse du condo, ou un unique via et relier la masse du condo à la broche de masse du dit composant (liaison sur la face TOP, plan de masse en BOTTOM)?

Après avoir lu 6 fois la phrase avant de la comprendre : Le but premier est de limiter l'inductance entre le condensateur de découplage et la broche du composant. Le but second est de limiter l'inductance entre le condensateur de découplage et l'alimentation. De là, il faut relier ensemble (côté TOP) la broche de masse du composante et celle du condensateur et ajouter autant de vias que possible entre ce point et le plan de masse.
Eventuellement à adapter si cela oblige à faire une longue boucle pour rejoindre l'autre broche d'alimentation.

Je voudrais savoir, lorsque l'on a 2 broches de masse opposée sur un composant (exemple PIC broche 8 et 19) le mieux et t-il de faire un via vers la masse devant chaque broche, ou de faire un unique via vers la masse puis de relier les 2 broches entre-elles(liaison sur la face TOP, plan de masse en BOTTOM)?

Les deux mon commandant. Et mettre autant de vias que possible.
Si ce n'est pas possible :
- Il faut voir qu'en première approche, tu peux considérer ton plan de masse comme idéal (i.e. d'impédance nulle).
- En reliant chaque broche au plan de masse, l'inductance totale de l'alimentation de masse de chaque broche est égale à celle du plan (~0) + celle d'un via.
- En reliant les deux broches (e.g. 9 et 19) et en reliant le point milieu à la masse, l'inductance totale de chaque broche est égale à celle du plan (~0) + celle d'un via + celle de la piste entre le via et la broche.
Il faut donc, en général, préférer la première approche.

Pour le reste, on verra plus tard

[kevin8z]

Merci bien pour les réponses.
Je pense que mon routage ne doit pas être trop mauvais.

Pas de problème, il ce fait tard, bonne nuit.

[Antoane]

Bonsoir,

en PJ 4 exemples de routages et les schémas équivalents associés.
Le dernier est meilleurs que le 3e car le courant est, pour ainsi dire, "obligé de passer" par le condensateur "avant" d'aller au composant à alimenter alors que ce n'est pas le cas dans le 3e.


Je ne sais pas trop ou tu as pris tes infos, mais ce sont des conseils que l'on trouve notamment dans les datasheet et app. note de convertisseurs à découpage, voir par exemple chez LT.

[kevin8z]

Bonjour,

D'accord justement j'ai appliqué la dernière méthode c'est ce qui me semblais le plus logique.

Concernant les infos, j'ai téléchargé un cour de CEM qui parle du routage, mais qui ne parle pas de ces points ci.

[Antoane]

Bonsoir,

Je pense que mon routage ne doit pas être trop mauvais.

Il sonne bien mais comme je suis (apparemment) payé au mot :
- Tu peux séparer les plans de masse analogiques et numériques, pour les faire se rejoindre au niveau de la patte GND du PIC.
- Tu peux ajouter un plan de masse sur la couche TOP au niveau de l'analogique. Si pas possible, un anneau (aussi large que possible) aidera déjà un peu.
- Tu peux mettre du cuivre à la masse sous l'AOP, cela diminuera (un peu) l'impédance de la masse tout en refroidissant (fusse nécessaire) le composant.
- Les électrolytiques ont de mauvais comportements HF, vérifie qu'ils fonctionnent encore en condensateurs à la fréquence de tes signaux (Quelques idées, à défaut de datasheet précise : http://forums.futura-sciences.com/el...r-demande.html)
- Je ne sais pas si c'est un coup de chance ou bien vu, mais des deux pistes reliant le potentiomètre au reste du montage, tu as fait passer la moins sensible à l'extérieure, c'est à dire du côté de l'électronique numérique

[kevin8z]

- Les électrolytiques ont de mauvais comportements HF, vérifie qu'ils fonctionnent encore en condensateurs à la fréquence de tes signaux (Quelques idées, à défaut de datasheet précise : http://forums.futura-sciences.com/el...r-demande.html)

Les 1µF sont non polarisé.
Par le 22µF et le 220µF eux sont polarisés, c'est pour filtré l'alim qui va aux AOPs et l'alim pour le micro.
Je vais regarder ton lien.
²

- Je ne sais pas si c'est un coup de chance ou bien vu, mais des deux pistes reliant le potentiomètre au reste du montage, tu as fait passer la moins sensible à l'extérieure, c'est à dire du côté de l'électronique numérique

A vrais dire un peut des 2, mais je m'étais tout de même aperçu que celle de l'extérieur était moins sensible car elle était reliée en sortie de l'AOP alors que l'autre devais être au plus proche et "plus protégé" car elle est dans la contre réaction.

Pour les 3 premiers points je vois pour refaire ça et je posterais la nouvelle version, pour être sur déjà que le premier point est bien réalisé.

[kevin8z]

Voila les photos, en premier la vue global du routage. En second visible uniquement les plans de masse TOP et BOTTOM pour la partie analogique. Je sais pas si niveau via pour relier les plans de masse, s'il y en a trop ou pas assez. Et si Les plans de masse numérique et analogique sont bon, comme tu avais indiquer qu'ils devait être reliés en 1 point.

Routage_total.PNG
Routage_partiel_masse_AOP1.png

[Antoane]

Bonsoir,
Ca me parait raisonnable.
Ton PIC a plusieurs broches de masse, peut-être l'une est-elle spécifiée comme "analog GND" (souvent noté AGND) ? auquel cas se serait à son niveau qu'il faudrait relier les plans de masses. Sinon, la connexion semble bonne.
Si tu ne payes pas les vias à l'unité, je pense que le mieux est d'en mettre autant que possible, la densité maximale étant définie par le fabriquant de PCB.

[kevin8z]

Non pas de broche AGND donc je vais laisser telle quel.
J'ai juste rajouté un connecteur avec un signal PWM à côté du connecteur d'alim, mais je pense pas la peine de reposter le routage pour si peut.

Merci bien pour tout ton aide, et les conseils que tu ma apportés.