Sehr ruhige Spannungsversorgung bauen

Der dynamische Strombedarf kommt normalerweise aus Kondensatoren. Man 
muss nur etwas tiefer in die Kasse greifen und kann sich dann vielleicht 
6.3V 100uF Keramische leisten, die bringen fast beliebig viel Strom...

Mampf F. schrieb:

> Stattdessen gab es in der Nähe ein 100nF-C-Grab ... Schön sauber
> angeordnet 10-15 Stück oder so ...

LOL!

Gerd E. schrieb:
> Warum der FPGA allerdings so "ruhig" versorgt werden soll ist mir noch
> nicht ganz klar.
Weil seine Funktionen analog genutzt werden sollen.

> sollte ich dessen Versorgung tunlichst trennen.
die sind auch getrennt, nur der FPGA muss dennoch an einigen Bänken sehr 
sauber versorgt werden, weil statisch anliegende Ausgangszustände, die 
sich mehrere Takte lang nicht ändern, voll stabil bleiben müssen.

Sie wirken auf Analogschalter, die sehr kleine Signale schalten.

> Den FPGA selbst ruhig zu bekommen dürfte nicht
> unbedingt der einfachste Ansatz sein.
Der ist still, wenn ich es ihm sage.

Hallo Gerd,

>> Warum der FPGA allerdings so "ruhig" versorgt werden soll ist mir noch
>> nicht ganz klar.
> Weil seine Funktionen analog genutzt werden sollen.
>
>> sollte ich dessen Versorgung tunlichst trennen.
> die sind auch getrennt, nur der FPGA muss dennoch an einigen Bänken sehr
> sauber versorgt werden, weil statisch anliegende Ausgangszustände, die
> sich mehrere Takte lang nicht ändern, voll stabil bleiben müssen.
>
> Sie wirken auf Analogschalter, die sehr kleine Signale schalten.
Von der Idee, die Digitalmasse so ruhig zu bekommen, daß Du dort sehr 
empfindliche Analogsignale verarbeiten kannst, halte ich nicht besonders 
viel (ich gehe davon aus, daß Du schon Versuche unternommen hast und der 
FPGA tatsächlich Probleme bereitet).

Ich hatte ähnliche Probleme mit Ultraschallsignalen (im µV-mV-Bereich) 
und Mikrocontrollern. Da die Ultraschallsignale sehr stark verstärkt 
werden (bis 60dB), sah man auf ihnen jeden Schaltvorgang der 
Mikrocontroller.

Wenn Du mehr über die Details erzählst, kann ich spezifischer antworten. 
Daher hier nur grundsätzliche Anmerkungen:

Eine Möglichkeit, das Problem zu umgehen, ist die Nutzung verschiedener 
Versorgungsspannungen für Analog- und Digitalteil. Wahrscheinlich ist es 
auch günstig, die Masseflächen voneinander zu trennen, damit die 
transienten Digitalströme nicht über die analoge Massefläche laufen und 
dort Spannungsabfälle verursachen.

Geeignete Schalter erkennst Du daran, daß sie sowohl einen Anschluß für 
eine analoge, als auch für eine digitale Masse haben. Bei Analog Devices 
solltest Du fündig werden.

Analog- und Digitalmasse gehören an einem Punkt miteinander verschaltet. 
Achte auf einen ausreichenden Abstand beider Flächen (aufgrund der 
kapazitiven Kopplung) und erwäge den Einsatz von Ferritperlen, wo es Dir 
sinnvoll erscheint.


Viele Grüße
Michael

Was Du unten schreibst, ist alles passiert. Mache ich auch sonst so. Ich 
habe fast jedem Baustein seine eigene Versorgung verpasst.

Analogschalter sind drin, aber die haben eine begrenzte Dämpfung von ca 
50dB.

Es geht jatzt einfach darum, die Spannungsversorungen glatt zu kriegen. 
Batterien scheiden aus.

>Ich hatte ähnliche Probleme mit Ultraschallsignalen
Ich gehe davon aus, dass der Controller elektrisch und nicht akustisch 
eingekoppelt hat?

>(im µV-mV-Bereich)
Ich messe hier nv! und suche Signale im Rauschen.

Hallo,

> Es geht jatzt einfach darum, die Spannungsversorungen glatt zu kriegen.
> Batterien scheiden aus.
>
>>Ich hatte ähnliche Probleme mit Ultraschallsignalen
> Ich gehe davon aus, dass der Controller elektrisch und nicht akustisch
> eingekoppelt hat?
Der Controller war zum Umschalten der einzelnen Kanäle. Die 
Ultraschallsignale sind alle schon auf elektrischer Ebene.

>>(im µV-mV-Bereich)
> Ich messe hier nv! und suche Signale im Rauschen.

Umso mehr Informationen benötigt jeder, der Dir helfen soll. nV hat 
verschiedene Schwierigkeitsgrade:
- Wieviel nV: 1, 10, 100, 999nV?
- Welche Bandbreite und Frequenz (breitband oder Messung über PLL)
- Was hast Du bisher unternommen, wie äußert sich das Problem (wie stark 
verrauscht/vertaktet ist die Spannungsquelle, wie weit soll es 
runtergehen)
- Welche Anwendung hat das Ganze?
- Wie sieht der Leiterplattenaufbau/Massefläche/Abstand der Masseflächen 
usw. aus?

Wenn Du die Störfrequenz des FPGA kennst, kannst Du ganz gezielt nach 
geeigneten Bauteilen schauen:
- Entstörkondensatoren, die an genau dieser Frequenz in Serienresonanz 
gehen
- Ferritperlen, die genau diese Frequenz am besten entstören.

Manchmal hilft es auch, Bauteile über einen kräftigen OPV (anstelle 
eines Linearreglers) zu versorgen, damit die Spannung stabil bleibt.


Viele Grüße
Michael

Analogschalter haben eine Kennzahl, die nennt sich Charge injection. Dh 
bei jedem Schalten wird dem zu schaltenden Signal diese Charge 
aufgedrueckt. Deshalb sollte man vor dem Schalten schon mal verstaerkt 
haben. Es gehr um einen Lock-in, aka Synchrongleichrichter, Ja da sollte 
man schon vor dem Gleichrichten 40- 60 dB AC verstaerken.

Man kann die Schaltsignale von einen FPGA generiert haben, ohne sich den 
ganzen Siff aufladen zu muessen. Das geschieht durch raeumliches Trennen 
der Funktionalitaet auf der Leiterplatte und Filterung der Signale

Nee. Optokoppler braucht zuviel Strom, das schaedigt die Speisung. Dann 
besser quer uber die Leiterplatte hinweg LVDS, das sind nur 3mA 
differentiell mit 100mV Hub.

Abdul K. schrieb:
> Nun ja. 1A um genau zu sein. Für mehr taugt ein einzelner nicht.

Das siehst du ein bissel falsch.

Bei einem meiner Geräte werkeln 4x 22uF/25 als sekundäre Glattmacher für 
einen Regler 10 Volt / 12 Ampere. Hatte früher dort 220 uF Low ESR 
Tantal drin, bis die unbezahlbar wurden. Die keramischen 22/25 im 1210 
tun's prima und sind erwiesenermaßen besser als die vorherigen Tantals 
-auch füe Ströme jenseits von 3 Ampere.

Für den Jungen, der sein FPGA ruhig stellen will, wären ein paar 
verteilte 10u/10V im 0805 eher geeignet, die sind spottbillig.

Aber er wird wie alle hier in diesem Forum das Pferd verkehrt herum 
aufzäumen und sich zuvor keine Gedanken gemacht haben, wo genau und 
warum er überhaupt ne rauscharme Versorgung braucht. Für ein FPGA 
braucht man so etwas jedenfalls nicht. Allenfalls für einen 
vorgeschalteten ADC, wenn er ein Software-Radio basteln will. Und dafür 
sollte ein simpler Tiefpaß aus C-L-C ausreichen, um die Bandbreite auf 
ein paar kHz zu senken und damit die HF-Gefilde rauschfrei zu bekommen.

W.S.

Ich hatte mal ein ähnliches Problem. Dabei hat der FPGA bis zu einem 
Trigger nichts gemacht. Erst mit dem Trigger wurden Ausgänge mit hohen 
Frequenzen für eine gewisse Zeit geschaltet, also Burst.

Nur ein Gedanke:
Das Problem scheint nicht der Strom sondern die Dynamik des Stroms zu 
sein.
Du könntest auch eine Dummyload an freie Pins machen. Die Dummyload 
sollte kapazitiv/induktiv/resistiv der eigentlichen Last ähneln. Die 
Dummyload wird immer bedient, wenn der eigentliche Ausgang nichts zu tun 
hat. Sobald der eigentliche Ausgang benötigt wird, schaltest du die 
Dummyload aus.
In anderen Worten: Der FPGA sieht immer die gleiche Belastung, einmal 
ist sie der eigentliche Ausgang ansonsten die Dummyload.

Ob es besonders "grün" ist, steht auf einem anderen Blatt :-)

Hallo nochmal,

>>(im µV-mV-Bereich)
> Ich messe hier nv! und suche Signale im Rauschen.
mir fällt in dem Zusammenhang noch ein, daß Du einmal anhand der 
Cramer-Rao-Grenze abschätzen solltest, ob Du überhaupt eine Chance hast, 
die Signale zu finden.


Viele Grüße
Michael

Naja. Mit dem Frequenzverhaeltnis des Lock-in kann man das Signal auch 
sowaeit aus dem Rauschen hervorziehen. Also entweder 
Beobachtungsbandbreite runter oder Modulationsfrequenz rauf.