¿Cuál es el propósito de un inductor de cuentas de ferrita en este circuito?


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Estoy estudiando el circuito de referencia de voltaje analógico descrito en la Nota de aplicación AVR450 - Cargador de batería para baterías SLA, NiCd, NiMH y Li-Ion , cuyo esquema se encuentra a continuación (copiado de la página 38).

Esquema de referencia de voltaje analógico

En la página 40, hay un esquema que muestra las conexiones de MCU para el cargador donde se usa el circuito de referencia analógico (imagen a continuación). Marcado en rojo hay un componente (un BLM-21) cuyo símbolo parece un inductor, pero no estoy seguro de qué es exactamente.

Inductor de cuentas de ferrita

Encontré en línea que parece ser un inductor de cuentas de ferrita .

Mis preguntas son:

  1. ¿Cuál es el propósito de ese componente en el circuito antes mencionado? Me parece que puede ser parte de un filtro LC con C9. ¿Es asi?

  2. ¿Qué pasa si lo omito?


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Desacoplamiento y EMC.
Ignacio Vazquez-Abrams

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Notaste que la ferrita está conectada AVCCy no AREF, ¿verdad?
El Photon

@ThePhoton sí, me di cuenta de eso. ¿Dije o insinué lo contrario?
Ricardo

1
Su título pregunta sobre una ferrita en un "circuito de referencia".
The Photon

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Un "lado" relacionado: la nota de la aplicación se ve bien a simple vista, pero SI verifica los algoritmos y las decisiones de forma independiente si la usa. por ejemplo, sugieren que un SLA puede flotar de manera segura a 2.2V / celda indefinidamente = 13.2V para una batería de 12V. Esto es 0.5V más bajo de lo que sugiere la "verdad recibida actualmente" y la "pequeña" diferencia puede hacer una gran diferencia en la duración de la batería.
Russell McMahon

Respuestas:


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Sí, es básicamente parte de un filtro LC de paso bajo (o RC para frecuencias altas) para el Vdd analógico en el chip (con C9). Las perlas de ferrita actúan como una resistencia muy baja (<1 Ohm) para DC, inductores (varios uH) para bajas frecuencias de RF y actúan como resistencias (cientos de ohmios a 1K o más) para frecuencias en el rango de 100MHz.

Las perlas de ferrita se especifican normalmente en ohmios en la región resistiva (frecuencia relativamente alta, generalmente 100MHz) donde tienen mucha pérdida, pero tienen una región inductiva a frecuencias más bajas. Tenga en cuenta que se debe tener cuidado con este tipo de circuito, ya que el ruido inherente en el suministro no resuena en Q alto con la ferrita y el condensador o el cordón puede en realidad producir más ruido en el riel de alimentación. Una buena referencia sobre cuentas se puede encontrar aquí . Este tipo de cosas puede causar todo tipo de dolor si el ruido SMPS está (o tiene un armónico) cerca de la resonancia y cambia con la carga o el voltaje de entrada o la temperatura para entrar y salir de la resonancia.

http://www.digikey.ca/Web%20Export/Supplier%20Content/TDK_445/PDF/TDK_InCompliance_Aug2010.pdf?redirected=1

Si simplemente lo omite, el chip no funcionará correctamente ya que no se suministrará alimentación a Avcc. Si lo reemplaza con un corto, el chip funcionará normalmente, sin embargo, puede ver un ruido algo mayor en las lecturas de ADC y posiblemente otros efectos sutiles en el rendimiento analógico.

R33 puede haber sido pensado para permitir una cuenta de ferrita en la tierra analógica (generalmente no es una buena idea) o puede usarse como un lazo de red para imponer una conexión de punto único entre las redes de tierra analógicas y la tierra.


+1 ¡Gracias por expandir la respuesta (genial como siempre) y por el enlace! Lo leeré
Ricardo

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Las bolas de ferrita actúan como filtro de ruido de alta frecuencia. Las cuentas se fabrican de tal manera que ciertos rangos de frecuencias (típicamente frecuencias muy altas) excitarán el flujo de corriente dentro de la cuenta y finalmente se disiparán como calor, robando energía efectivamente del ruido en esas frecuencias. Los núcleos de ferrita son lo que ves en la mayoría de los cables conectados a tu computadora y TV. Son cilindros huecos que se envuelven alrededor del exterior del cable para suprimir el ruido.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El cordón de ferrita en su circuito está contenido dentro de un chip y se coloca en serie con la línea, actuando más como un inductor. Pero los fabricantes no suelen dar un valor de inductancia equivalente en Henries. En cambio, proporcionan una tabla que muestra la impedancia equivalente de la cuenta en varias frecuencias.

Por ejemplo, las bolas de ferrita de la serie BLM-21 en su circuito tienen un gráfico de impedancia vs frecuencia que se ve así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Puede elegir una de estas cuentas si espera experimentar EMI entre 20MHz y 1GHz.

El autor de ese circuito claramente quería minimizar el ruido en los circuitos analógicos de la MCU. Retirar el cordón de ferrita (y poner en cortocircuito AVCC a VCC) puede o no causar imprecisiones en los periféricos analógicos, dependiendo de si el ruido en esas frecuencias es frecuente.


+1 Excelente respuesta, gracias! Me preguntaba para qué eran realmente todos esos gráficos en las hojas de datos.
Ricardo

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Como señala Spehro, si quita el cordón de ferrita necesitaría reemplazarlo con una resistencia de corto / puente / cero ohmios u otra resistencia de muy bajo ohmio, de lo contrario AVCC estaría en circuito abierto
KyranF

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@KyranF, por supuesto. Editaré mi respuesta para indicarlo explícitamente en lugar de dejar que se suponga.
Dan Laks

podría estar bien ahora que el OP ha hecho una pregunta específica sobre eso en este sitio, y hubo algunas respuestas detalladas. Pero por razones históricas, tal vez sea una buena idea
KyranF
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