Дифференциальная передача аналогового сигнала в условиях помех

[dimmich]

DC-DC преобразователь для гальваноразвязки - TPS55010 (+user's guide)
Микросхемка завлекла высокой частотой (до 2 МГц) и не заоблачной ценой (151 руб).

Как вариант ещё понравилась SN6501 своей простотой использования, также ценой (53 руб). Но частота преобразования ниже (вроде 620 кГц), и требуется более сложный трансформатор. Как я понимаю, чем выше частота, тем проще будет отфильтровать пульсации и меньшим по размеру фильтром, который пока тоже не знаю как рассчитать/выбрать.

Для обоих вариантов микросхем DC-DC возник вопрос выбора или изготовления трансформатора. Он должен быть маленьким, низкопрофильным (желательно 3-4 мм), его мощности должно хватить для запитки ОУ передатчика и для прокачки линии, он не должен излучать электромагнитных помех, т.е. экранированный. Очень хочется получить подробные советы по поводу выбора/изготовления трансформатора! Сам не имею опыта в расчёте и постройке преобразователей.

Вариант покупки трансформатора. Дорого... Вот нагуглил варианты:
Halo TGM-020P3RL - очень компактный, но ооочень дорогой (454 руб).

Bourns SRF0703A - симпатишный. Но не пойму чем эта модель отличается от Bourns SRF0703. У последней серии больше номиналов, но сверху в шапке не написано, что они предназначены и для DC-DC. Рассудите: какие подойдут? Какую индуктивность выбрать для TPS55010? Не разобрался...

Вариант изготовления. Сердечник - колечко? Кто производит? Epcos - других не знаю. В продаже не искал, поскольку в расчётах я полный ноль. Вот страничка Epcos по ферритовым сердечникам. Какую модельку выбрать? Сколько витков мотать? Какую индуктивность обмотки делать? И для TPS55010 (2 МГц) и для SN6501 (620 кГц).

[dimmich]

Защита входа первого операционника от пробоя и защита дифференциальной линии от перенапряжения вследствие наведенной помехи. Выбирал по малой ёмкости, защита от выхода за границы 0...5 вольт. Варианты:

USBLC6-2. Если правильно понял, в её составе кроме диодов есть стабилитрон, у которого случится лавинный пробой при напряжении несколько выше 5 вольт, так?

[kualx]

dimmich,
Прецизионный - усилитель с малым напряжением смещения (и дрейфом), высоким уровнем подавления синфазной помехи, малым уровнем шумов.
Но, как правило, они не очень скоростные. Существует вариант схемы, в котором совместно со скоростным усилителем работает прецизионный.
ADA4891 - максимальное напряжение питания (V+ - V_) 6 В рекомендуемое: 2,7 - 5,5 В, т.е. для цепей с питанием +/_5 В она не годится.
При применении AD8130 с единичным усилением и питанием +/_ 4 В возможны эффекты возбуждения, производитель рекомендует ставить резисторы (согласованные друг с другом) и диоды по входу (см. стр. 36 даташита). Если уровень помех больше чем допустимый размах входного напряжения, можно увеличить напряжение питания, оставив размах сигнала в линии неизменным.
USBLC6-2 предназначена для защиты цепей с однополярным питанием +5В, для +/_ 5 В питания можно на TL431 создать +2,5 В и -2,5 В, и подключить к 5-му и 2-му выводам соответственно. Но при этом если сигнал плюс помеха будут больше +/_3 В, они будут обрезаться.
Удачи
https://kazus.ru/forums/attachment.p...1&d=1439446009

[dimmich]

Забыл сказать. Питание задумал применить однополярное +5V для питания передатчика в линию и двуполярное +/-2.5V для входного усилителя. На предыдущих страницах говорили о трудностях передачи высоковольтных сигналов. Вот я и решил: если сигнал будет низковольтным, то и питание достаточно будет применить в пределах 5 вольт.

Однополярное +5V проще реализовать посредством TPS55010 или SN6501 плюс стабилизатор напряжения на 5 вольт TPS76350. И операционником ADA4891 хотел создать виртуальную землю, получится +/- 2,5V для создания средней точки и общего провода для входного сигнала, как в моей тестовой схеме на чёрном фоне в первом посте.

При применении AD8130 с единичным усилением и питанием +/_ 4 В возможны эффекты возбуждения, производитель рекомендует ставить резисторы (согласованные друг с другом) и диоды по входу (см. стр. 36 даташита).

Не углядел эту инфу в даташите...

Если уровень помех больше чем допустимый размах входного напряжения, можно увеличить напряжение питания, оставив размах сигнала в линии неизменным.

Хитро придумано! Увеличить напряжение питания на НЕгальваноразвязанном участке будет не очень трудно. Усиление AD8130 тогда тоже можно будет выбрать больше единицы для стабильности её работы. Или поискать более надёжный и не дорогой вариант приёмника с линии для однополярного +5V. Не знаю таких... Придётся поискать.

USBLC6-2 предназначена для защиты цепей с однополярным питанием +5В, для +/_ 5 В питания можно на TL431 создать +2,5 В и -2,5 В, и подключить к 5-му и 2-му выводам соответственно. Но при этом если сигнал плюс помеха будут больше +/_3 В, они будут обрезаться.

С выбором ограничительных диодов я кажется не очень хорошо подумал... На удалённой гальваноразвязанной стороне нужно будет за общий провод брать виртуальную землю, а значит диоды должны будут ограничивать всё что выше +/-2,5V. Даже если найду такую детальку на +/-2,5V, подключать выводы 2 и 5 к слабенькому линейному стабилизатору TPS76350 будет верно? Он справится с гашением пульсаций?

kualx, спасибо за советы!

[NikWik_]

Я не понимаю вашей скрупулезности из-за стоимости, это же не серийная разработка, где каждая копейка решает. Что сейчас 200-500р? Один раз вечерком пива попить...

Импульсный блок питания для измерительной схемы без опыта разработок я бы вам очень и очень крайне не советовал делать самому, особенно высокочастотный.

Посмотрите готовые DC-DC, например Traco:
http://www.elitan.ru/price/index.php...enform=y#name0

По поводу линейного стабилизатора после DC-DC, необходимо учитывать помехи на ВЧ и ставить индуктивности или бусины.
http://www.kit-e.ru/articles/powerel/2007_2_88.php

Пару небольших вводных статей по защите цепей
http://www.kit-e.ru/articles/shield/2012_1_74.php
http://www.kit-e.ru/articles/shield/2009_12_73.php

[dimmich]

Я не понимаю вашей скрупулезности из-за стоимости, это же не серийная разработка, где каждая копейка решает. Что сейчас 200-500р? Один раз вечерком пива попить...

200-500 руб стоит один только драйвер в линию (AD8139 = 300 руб). За один комплект выходит около 1000...1500. Мне надо изготовить 3-4 экземпляра. Учитывая, что я потерял работу (из-за санкций), для меня это большие деньги.

Импульсный блок питания для измерительной схемы без опыта разработок я бы вам очень и очень крайне не советовал делать самому, особенно высокочастотный.

На первый взгляд схемы на указанных мной выше IC выглядят довольно простыми...

Посмотрите готовые DC-DC, например Traco:
http://www.elitan.ru/price/index.php...enform=y#name0

На них я и делал тестовую схему (см. первый пост, схема на чёрном фоне). В результате - значительный уровень пульсаций 70 кГц от этих DC-DC. Правда линейных стабилизаторов не применял, у имеющихся у меня DC-DC выход 5 вольт, куда уж уменьшать то...

По поводу линейного стабилизатора после DC-DC, необходимо учитывать помехи на ВЧ и ставить индуктивности или бусины.
http://www.kit-e.ru/articles/powerel/2007_2_88.php

Ставил LC фильтры с бусинами. Пост #7, на фото справа, коричневые. Не помогло.

Пару небольших вводных статей по защите цепей
http://www.kit-e.ru/articles/shield/2012_1_74.php
http://www.kit-e.ru/articles/shield/2009_12_73.php

Ознакомлюсь.

[NikWik_]

На первый взгляд схемы на указанных мной выше IC выглядят довольно простыми...

Они очень чувствительны к разводке печатной платы и иногда к применяемым компонентам.

Может DCR01 Series вам подойдет? Изолированный DC-DC + LDO и все в одном корпусе при относительно невысокой цене

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dcr011205.pdf

[dimmich]

Может DCR01 Series вам подойдет? Изолированный DC-DC + LDO и все в одном корпусе при относительно невысокой цене
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dcr011205.pdf

DCR010505U = 760 руб.
Дорого...
Всё же попробую для начала похимичить на TPS55010.

[NikWik_]

Поверьте, я вам действительно хочу помочь.
Давайте посчитаем:
TPS55010 - 150р http://www.elitan.ru/price/index.php...all&seenform=y
750311880 (трансформатор) - 670р. http://www.elitan.ru/price/index.php...all&seenform=y
еще мелочевка понадобится и грамотно разведенная печатная плата, причем очень рекомендуется повторить референсный дизайн из даташита производителя.

Еще LDO ...

Итого ...

P.S. Вы и трансформатор на мегагерц для флайбэка сами мотать собрались???

[kualx]

dimmich,
По поводу "гальванического" питания есть ряд вопросов.
DC-DC преобразователь - источник помех, кроме того, ставя его в конце линии на передающей стороне, Вы дополнительно генерируете в линии дополнительные помехи, вызванные импульсным характером тока потребления. Кроме того, распределенные емкостные и индуктивные параметры линии уменьшат к.п.д. DC-DC. С целью уменьшения токовых помех в линии было бы правильнее все DC-DC поставить у компьютера, а питание вести отдельными проводами к каждому блоку.
Поскольку для Вас важен бюджет проекта, и поскольку у Вас нет полной гальванической развязки (есть только по питанию), то советую Вам попробовать сначала бюджетный вариант:
- в оконечные устройства питание подается через ВЧ фильтры (колечки, бусинки и др.), в оконечных устройствах стоят LDO, например LP2950 или им подобные.
- в качестве искусственной "земли" можно применить TLE2426 "The 'Rail Splitter' Precision Virtual Ground".
А далее, если этого окажется мало, будете по мере необходимости вводить DC-DC.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lp2950-n.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2426.pdf
Удачи