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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Knifflige Spannungsversorgung für 16 Bit ADC


Autor: Tim f: (Gast)
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Hallo,

ich habe ein kniffeliges Problem mit einem 16 Bit AD Wandler. Es handelt 
sich um den AD7626. Seine Versorgungsspannungen müssen präzise 
bereitgestellt werden. Empfohlen hat mir ADI den ADP150 für die 
Generierung der 2,5 V. Als Eingangsspannung habe ich fix 7,8 V. Jetzt 
wollte ich eigentlich einen Abwärtswandler verwenden, um mir 3 V zu 
generieren und diese dann mit dem ADP150 schön sauber glätten. 
Allerdings hat der ADP150 eine Power Supply Rejecttion Kurve, die ab 10 
kHz steil gen 0 dB Unterdrückung fällt. Als Abwärtswandler habe ich mir 
bereits zahllose Versionen angeguckt. Das langsamste, was ich bisher 
gefunden habe, ist 200 kHz. Dadurch kaufe ich mir zwar niederfrequentere 
Ripple, allerdings bezahle ich das mit höherer Amplitude.

Nun zur Frage: Wie schaffe ich es, die heruntertransformierte Spannung 
so zu glätten, dass die Störungen am ADP150 nur noch ca. 1 mV betragen. 
Mir fällt als Lösung nur ein zweiter LDO vor dem ADP150 ein.

Habt ihr eine bessere Idee

Beste Grüße

Tim

Autor: Floh (Gast)
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Tim f: schrieb:
> Habt ihr eine bessere Idee

Ein Linearregler? Deine Schaltung wird ja nicht so viel Strom 
verbrauchen.
So einen 7805 oder ein eingestellter lm317.
:-)

Autor: Tim f: (Gast)
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Hi,

also der LM317 ist nicht besser als jeder andere LDO. Und doch, ich habe 
Ströme von ca. 1 A. Ich leite aus der herabtransformierten Spannung auch 
noch einiges anderes ab. Zum Beispiel Core und IO-Spannungen für einen 
FPGA.

Autor: Floh (Gast)
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Du könntest ja deine Spannungsversorgung auch aufteilen:
Schaltregler für den Digitalteil, Linearregler für den Analogteil.

Übrigends, der LM317 ist kein LDO (Low Dropout Regulator), der hat einen 
Drop von ca 2 Volt. :-)

Autor: nemon (Gast)
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wenn du dir schon einen 16Bit ADC schnappst, dann solltest du für dessen 
Spannungsversorgung auch auf Schaltregler verzichten können.

Autor: Elena (Gast)
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>Als Eingangsspannung habe ich fix 7,8 V. Jetzt
>wollte ich eigentlich einen Abwärtswandler verwenden, um mir 3 V zu
>generieren und diese dann mit dem ADP150 schön sauber glätten.

Hast du sie noch? Laß mal schön diesen Switcher weg. Nimm irgend einen 
normalen Linearregler, um die Spannung herunterzusetzen. Ist das 
überhaupt nötig? Wieviel Strom muß der ADP150 denn liefern?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Tim f: schrieb:
> Ich leite aus der herabtransformierten Spannung auch noch einiges
> anderes ab. Zum Beispiel Core und IO-Spannungen für einen FPGA.
Soso, Salamitaktik.
Das hättest du doch gleich sagen können...

Seis drum: warum versorgst du nicht den ADC mit einer "hochwertigen" 
linear geregelten Spannnung und das FPGA mit dem Schaltregler?

Autor: Timo F. (Gast)
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Hallo,

danke für die Antworten. Tatsächlich habe ich 20 ADCs - jeder VCC 
benötigt laut Datenblatt mit externer Spannungsversorgung für den 2,5 V 
Eingang 46,5 mA. In Summe habe ich Ströme von ca. 2 A. Die 
Wärmeentwicklung der LDOs ist bei diesen Strömen natürlich nicht mehr 
tragbar, wenn ich 7,8 V auf 2,5 V runterregele,. Ich habe auch nicht 
genug Platz, 20 LDO's unterzukriegen und für alle ein ordentliches 
thermisches Management aufzubauen. Deshalb muss ich einen irgendwie 
gearteten Reglker verwenden, der die Spannung runtertransferiert. Einen 
miesen Wirkungsgrad kann ich mir net leisten.

Grüße

Timo

Autor: Michae (Gast)
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ich würde mal sagen, dass das absoulut dummes zeug ist, was du vor 
hast...
warum 16 Bit? Ist das wirklich nötig?

Die Auflösung wäre:
2,5V/2^16 = 38 µV !!!
Und das mit nem Schalt- oder Linearregler... Wie soll das gehen?
Wenn so genau, dann unbedingt eine Referenzquelle verwenden.
Sonst sind die 16 bit einfach nur verschwendung!

Autor: Ina (Gast)
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>Allerdings hat der ADP150 eine Power Supply Rejecttion Kurve, die ab 10
>kHz steil gen 0 dB Unterdrückung fällt.

Stimmt doch gar nicht! Im Datenblatt ist zu sehen, daß selbst bei 10MHz 
noch 40...50dB PSRR vorhanden sind, wenn der Strom um die 50mA beträgt.

>Als Abwärtswandler habe ich mir bereits zahllose Versionen angeguckt.
>Das langsamste, was ich bisher gefunden habe, ist 200 kHz. Dadurch kaufe
>ich mir zwar niederfrequentere Ripple, allerdings bezahle ich das mit
>höherer Amplitude.

Niederfrequenter Ripple läßt sich weit schlechter filtern als 
höherfrequenter! Deshalb verwenden wir als Vor-Regler gerne den LM2674, 
der mit 260kHz taktet. Ein nachgeschalteter LRC-Tiefpaß-Filter begrenzt 
den Ripple dann auf nahezu beliebig kleine Werte.

Autor: Mine Fields (Gast)
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www.analog.com/static/imported-files/.../Powering_High_Speed_ADCs.pdf

Michae schrieb:
> warum 16 Bit? Ist das wirklich nötig?
>
> Die Auflösung wäre:
> 2,5V/2^16 = 38 µV !!!

Echte 16 Bit bekommst du eh niemals aus einem 16-Bit-Wandler raus. Wenn 
die effektive Auflösung 14 Bit ist dürfte da schon nicht schlecht sein. 
Selbst gute 24Bit-Audio-Wandler schaffen kaum mehr wie 16 echte Bit.

Autor: ZuBloedNenLinkZuKopieren (Gast)
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Autor: Erich (Gast)
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16-Bit-ADC und ein Schaltregler.
Klasse.

Viel Ahnung scheinst du nicht zu haben.

Die letzten 4 Bits deine/r/s Wandlers kannste in die Tonne tun.

Autor: Theresa (Gast)
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Also, ein LM2674 erzeugt einen Ripple von rund 20mV bei 260kHz. Ein 
nachgeschaltetes LRC-Filter sollte locker 30dB zusätzliche Dämpfung 
bringen. Mit den 40dB PSRR des ADP150 stehen am VDD2 Pin des ADC dann 
6µV Ripple an. Zusätzlich hat VDD2 sogar selbst noch eine beachtliche 
PSRR. Und man könnte am VDD2 Pin auch noch zusätzlich mit einer 
Ferritperle filtern.

Nein, machbar ist das mit Schaltreglern als Vorregler. Nur ist der 
Aufwand enorm. Und die Masseführung muß über jeden Zweifel erhaben sein, 
wenn diese Dämpungen erhalten bleiben sollen.

Autor: Timo F. (Gast)
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Hallo,

und herzlichen Dank für die nützlichen Tipps. Besonders die Application 
Note war sehr interessant. Offenbar kann man 16 Bit Wandler sogar direkt 
an Switching Supplies anschließen.

Die dämlichen, falschen und beleidigenden Aussagen einiger 
Möchtegernentwickler hier, will ich nur am Rande kommentieren...

Danke und Gruß

Timo F.

Autor: Theresa (Gast)
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>Die dämlichen, falschen und beleidigenden Aussagen einiger
>Möchtegernentwickler hier, will ich nur am Rande kommentieren...

Sei nicht so hochnäsig. Die meisten, die dir von Schaltreglern abraten, 
haben schon ihre einschlägigen Erfahrungen damit gemacht. Und obwohl es 
theoretisch machbar ist, wie ich dir vorgerechnet habe, heißt das noch 
lange nicht, daß das einfach umzusetzen ist. Da wird ein erheblicher 
Filteraufwand auf dich zukommen und wenn du die verschiedenen Massen 
nicht richtig legst, dann werden dir auch diese Filter nicht helfen.

Gerade das Problem mit den Massen wird dich sicherlich noch 
beschäftigen, weil dein Projekt eine extrem hohe Stromaufnahme hat und 
das Konzept einer sternförmigen Masseführung alleine schon wegen den 
enormen Strömen und deren Spannungsabfälle und wegen dem enormen 
Flächenverbrauch der Switcher mit ihren Filtern nicht funktionieren 
wird.

Und wie willst du eigentlich die analogen und digitalen Massen trennen, 
wenn du wirklich 20 ADCs verwenden willst?? Du wirst nie und nimmer 
16bit Genauigkeit mit einem solchen Projekt erhalten!

Autor: Hauspapa (Gast)
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>>Tatsächlich habe ich 20 ADCs

Darf ich vorsichtig Fragen wieviel Messkanäle du brauchst, und mit 
welcher Samplerate?

Viel Erfolg
Hauspapa

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Komischerweise haben die allermeisten Linearregler eine Eckfrequenz von 
ca. 10KHz. Kann das mal einer aufklären?

Torex bewirbt schnellere Regler. Habs mir aber noch nicht genau 
angeschaut.

Autor: Knut (Gast)
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Also, man sollte sorgfältig trennen, dass ist schon die halbe Miete. 
Durchaus üblich ist es, mit einem Schaltregler vorzuregeln und dann über 
ein Filter zum Linearregler.

In deinem Fall braucht man das nicht mehr. Daher würde ich die für jeden 
ADC einen LDO im SOT23 Gehäuse (LP2985 z.B.) nehmen. Jeder ADC bekommt 
natürlich nochmal eine eigene Referenz (LM4040 z.B.) und die Sache 
läuft.

Mich würde aber vielmehr interessieren was du da baust!


Knut

Autor: Martina (Gast)
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>In deinem Fall braucht man das nicht mehr. Daher würde ich die für jeden
>DC einen LDO im SOT23 Gehäuse (LP2985 z.B.) nehmen. Jeder ADC bekommt
>natürlich nochmal eine eigene Referenz (LM4040 z.B.) und die Sache
>läuft.

Ja ja, schon, wenn du nur EINEN solchen ADC hast. Aber mit 20 und deren 
zusätzlichen Massen (analog und digital) funktioniert das schon ganz 
anders. Da sind die symmetrischen Eingänge des ADC natürlich enorm 
hilfreich. Dennoch, bei 16bit wird das eine sehr durchwachsene 
Geschichte. Und dann hat er da noch einen FPGA auf der Platine. Der 
produziert auch noch mal erhebliche Dämpfe...

Autor: Knut (Gast)
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Für jeden einen. Hast du ne bessere Idee? Wie gesagt, das Layout muss 
schon passen!

Knut

Autor: Martina (Gast)
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>Für jeden einen. Hast du ne bessere Idee? Wie gesagt, das Layout muss
>schon passen!

Deine Idee ist schon ok.

Ich würde von vorne herein eine durchgehende, gemeinsame Massefläche für 
die Analog- und Digitalsektion probieren und die analogen und digitalen 
Sektionen räumlich trennen. Dann sollte genügend Masse vorhanden sein, 
um die Spannungsabfälle der Ströme der Switcher in den Griff zu bekommen 
und um Masseschleifen auf der Platine zu vermeiden.

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