Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe bei Spannungsversorgung für DVB-S2-NIM


von Johann (johaei)



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Hallo zusammen,

ich habe mir spaßhalber einen DVB-S2-USB-Receiver designed und könnte 
ein paar Tips zur Spannungsversorgung gebrauchen. Das Board funktioniert 
zwar prinzipiell, aber ist ja ein Hobby und vielleicht kann ich noch was 
lernen. Das ist das erste mal, dass ich mich an eine eigene 
Spannungsversorgung in einem Hardware-Design gewagt habe, also bitte 
nicht zu sehr schimpfen. ;-)

Prinzipiell sollte das Design der Spannungsversorgung straight forward 
sein:
- Hohlbuchse für ein 12V-Steckernetzteil
- 12V -> 5V über step down converter (Diodes AP63300)
- 5V -> 3.3V über linear reg (Analog LT3041) für Tuner und Demodulator
- 5V -> 1.25V über linear reg (Analog LT3041) für Demodulator
(vermutlich sind die LT3041 völlig übertrieben, aber wer wird denn 
sparen beim Hobby...)

Beim Messen fällt mir auf:
- Der step down converter erzeugt einen Ripple von 130mVpp (der sollte 
>1A liefern im Betrieb, laut Datenblatt müssten das da schon deutlich 
weniger Ripple sein); hat jemand eine Idee, wie ich das noch 
runterkriege?
- Der Ripple kommt mit ~1 MHz daher - wie kann das sein, wenn da laut 
Datenblatt mit 500 kHz geswitched wird??
- Die Linear-Regler erzeugen ca. 20-30mVpp Ripple; ich vermute die 
<<1mVpp aus dem Datenblatt sind illusorisch und nur mit einem sehr viel 
sorgfältigeren Layout zu erreichen, aber von <10mVpp träume ich schon - 
hat da jemand eine Idee?

Mein Mess-Know-How ist ein Desaster, also wenn da jemand vermutet ich 
messe Mist - gerne Tipps, was ich evtl. falsch mache.

Grüße,
  Johann

von H. H. (hhinz)


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Die 130mV haben eine Frequenz von 1kHz, da gibt es wohl deutliche 
Lastwechsel.

von Johann (johaei)


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Autsch, ja, wer das Oszi richtig abliest, ist klar im Vorteil… der 
Ripple hat 1 kHz, nicht 1 Mhz. Das macht es aber jetzt noch mysteriöser, 
weil das dann garantiert nichts mit der Switching-Frequenz zu tun hat…

Load-Wechsel kann ich mir nicht erklären… der empfängt durchgehend 
dasselbe Sat-Signal. Da muss ich wohl noch ein paar Runden nachdenken.

von Dirk E. (dirk_1980)


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Hi, zur Versorgung kann ich gerade nichts sagen.

Aber ich habe Interesse an dem S2 Modul, was ist das für eins, gibt es 
Software dafür und kann man das in kleinen Mengen (100-500) kaufen?

von Johann (johaei)


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Meinst Du das abgebildete Board (das ist ja nur USB-Bridge und 
Spannungsversorgung) oder das DVB-S2-NIM?

Das abgebildete Board werde ich als Open Hardware veröffentlichen, wenn 
ich eine aufgeräumte Version in Händen halte - sind nur sehr wenige 
Änderungen, ich feile halt noch etwas, wie in dem Thread hier.

Das DVB-S2-NIM löte ich davon runter: 
https://www.ebay.de/itm/303993540475 .
Wie viele es davon noch zu kaufen gibt, weiß ich nicht und bei 100-500 
Stück ist das Runterlöten wohl eher unpraktikabel.

Der NIM-Hersteller CosyRF scheint seinen Betrieb eingestellt zu haben. 
Von einem ähnlichen Modul vertickt unter 
https://www.eleparts.co.kr/goods/view?no=9640579 wohl noch jemand die 
Restposten. In diesem NIM ist ein anderer Tuner (RDA5815M statt 
M88T2022) verbaut.

Treiber-Software mit "meinem" DVB-S2-NIM ist mit Linux kein Problem 
(kleinere Kernel-Anpassungen, damit er mit der passenden USB-ID die 
richten Tuner-/Demod-Treiber lädt - werde ich versuchen in den Kernel 
reinzukriegen, wenn das DVB-Subsystem noch jemand maintained...).

Mit Windows: Keine Ahnung - ich könnte mir vorstellen, dass mit dem 
schwindenden DVB-Markt auch der Windows-Support für BDA-Treiber langsam 
entfällt. Mit WinUSB kann man da was basteln, aber das kriegt man dann 
denke ich nicht ohne weiteres in die Windows-Media-Welt eingebunden.

Die USB-Bridge (FX2LP) braucht noch ne Firmware. Keine große Sache, 
dauert halt einfach etwas wegen begrenzter Freizeit. Will ich irgendwann 
auch als Open Source veröffentlichen.

Wenn Du da was kommerzielles machen willst: Weiß nicht, ob sich da noch 
ein Plus-Geschäft mit machen lässt. Single-Kanal-DVB-S2 ist auch nicht 
mehr state-of-the art (außer vielleicht direkt in TVs), man kann längst 
mehrere Transponder gleichzeitig mit einem IC empfangen.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Johann schrieb:
> Load-Wechsel kann ich mir nicht erklären… der empfängt durchgehend
> dasselbe Sat-Signal. Da muss ich wohl noch ein paar Runden nachdenken.

Vor zig Jahren habbich auch mal mit einem DVB-S2 Demod zu tun gehabt, 
koennte  Conexant oder ST gewesen sein. Der hat auch im Betrieb sehr 
hoerbare Stromschwankungen auf der corespannung gehabt. Will sagen: Das 
g'hoert so :-)
Kannst ja mal forschen, wie sich's aendert, wenn die Signalqualitaet 
schlechter wird, d.h. LDPC / BCH "mehr rechnen muessen".

Gruss
WK

von Johann (johaei)


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Danke für den Input - dann werde ich das mal als plausibel akzeptieren. 
Kann ja auch gut sein, dass der Demod jede Millisekunde irgendwas tut, 
was halt ein paar 100 mA Last erzeugt.

Das Signal bekomme ich eher nicht schlechter, habe keinen Zugriff auf 
ein Dämpfungsglied o.ä.. Jetzt wäre natürlich irgendein 
R&S-Signalgenerator oder so super, aber ist etwas her, dass ich damit 
gearbeitet habe.

Ich habe noch etwas mehr rumgemessen am Ausgang des step down 
converters:
- Mit der ursprünglichen Ausgangskapazität von 2 x 22 µF komme ich auf 
Peaks von ~130 mVpp (siehe oben)
- Wenn ich zusätzlich einen 10 µF-Elko reinlöte, sind es ~110 mVpp
- Wenn ich zusätzlich einen 47 µF-Elko reinlöte, sind es ~100 mVpp

So weit, so erwartbar. Für den step down converter würde ich die 
Schaltung jetzt gerne finalisieren.
- Aktuell ist da am Ausgang: 2 x 22 µF (X7R, 10 V, 10%, Murata 
GCM31CR71A226KE02L), genau wie im Referenz-Design
- Das Datenblatt sagt: "An output capacitor with large capacitance and 
low ESR is the best option. For most applications, a 22µF to 68µF 
ceramic capacitor is sufficient."
- Auf dem PCB ist eh noch ein dritter Kondensator vorgesehen
- Ich tendiere dazu, einfach noch einen dritten 22 µF zu nehmen
- Hat jemand eine andere Idee (Erfahrungswerte?)? Ich könnte ja auch 
gleich 3 x 47 µF nehmen?
- Kann man sich da auch ins Knie schießen, oder ist das wirklich einfach 
"viel hilft viel"?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ist nicht ausgeschlossen, dass manche Spannungsregler instabil werden, 
wenn ESR "zu klein" wird oder Kapazitaet "zu gross". Guggstu Datenblatt.
Wirkungsvoller werden wohl eher verteilte, kleinerere, niederinduktiv 
angeflanschte Cs in unmittelbarer Naehe der Demodpins fuer Vcore und GND 
sein.
Bei den Vorserien-ICs von ST hatten die in einer AppNote empfohlen, 
einen der urspruenglichen Vcore Pins nicht zu bestromen, sondern als 
Punkt zu nehmen, an dem der Spannungsteiler fuer die Spannungsregelung 
angschlossen wird. Sowas hatte ich sonst auch noch nicht...

Gruss
WK

von Johann (johaei)


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Hi,

also das Datenblatt gibt kein Maximum vor, nur eben "For most 
applications, a 22µF to 68µF ceramic capacitor is sufficient.". Aber 
gut, dann nehm ich die 68µF einfach mal als Vernunfts-Obergrenze und 
verbaue 3 x 22µF.

An die Vcore-Pins komme ich nicht ran, ist ja alles im NIM.

Kondensatoren am NIM-Eingang habe ich aber schon vorgesehen (C16 und 
C26). Jetzt habe ich gerade mal nacheinander einmal mit 47 µF an den 
1.2V und einmal mit 47 µF an den 3.3V gemessen. Resultat: Kein messbarer 
Unterschied, die 130mV-Peaks am Schaltregler-Ausgang sehe ich immer 
noch.

Übersehe ich da etwas? Näher an den Demod komme ich nicht heran...

Grüße,
  Johann

von Dirk E. (dirk_1980)


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Ich suche für ein Produkt solche Module, auslöten geht da nicht 
wirklich.
Ich brauche auch Software dazu, weil da immer recht viele register sind. 
Ein bit falsch und nichts geht.

Klar darf der auch DVB-C und -t können.

Ich kenne es von einem Modul das da im S2 Bereich oft Stromspitzen 
gezogen werden. Da müsste ich die Kondensatoren vergrößern, einen 
Widerstand verringern und dem regler tauschen weil der meine 1,2v nicht 
sauber genug machen konnte. Die Kiste hat einfach einen reset gemacht.

von Johann (johaei)


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Ich habe jetzt als Verzweiflungstat nochmal die 47µF direkt an den 
Pfostenstecker des NIMs rangelötet. Einmal an die 1.2V, einmal an die 
3.3V. Die Peaks an 5V sehen damit jeweils wirklich exakt gleich aus...

Ist das etwas, was ich einfach akzeptieren sollte? Mich irritiert das, 
dass sich da so gar kein Unterschied zeigt...

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Für digitales Amateur-TV über Satellit gab es den "Minitiouner":
https://wiki.batc.org.uk/MiniTioune
leider wird der dort verwendete Serit-Tuner nicht mehr produziert.

Spezialität: breiter Frequenzbereich und Symbolraten
"Frequency coverage = 143 > 2450MHz"
"Symbol rate = 66ks > 30 Msymbols"
Damit konnte man auch Signale im 13cm-Band direkt empfangen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ist heiss heute, ich bin verwirrt: Die Peaks haste auf der 5V Versorgung 
und nicht auf der Corespannung?
Wenn nicht haette der LT3041 ja anscheinend so ne Moeglichkeit, die 
Spannungsregelung ueber den SET und OUTS Pin z.b. direkt am 
NIM-Modul-Pin vorzunehmen, wenns das PCB "erlaubt"...

Gruss
WK

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://wiki.batc.org.uk/Serit_tuner
noch ein genauerer Text zu den NIM-Tunern

https://wiki.batc.org.uk/images/6/6d/SERIF.pdf
Schaltplan der Platine

: Bearbeitet durch User
von Johann (johaei)


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Hi,

ja, richtig: Die "Peaks" (also eigentlich Einbrüche um ~100 mV) habe ich 
auf der 5V-Spannung. Hinter den beiden Linearreglern (also bei 3.3V und 
1.2V) sieht alles gut aus, da sind gar keine Einbrüche erkennbar. Meine 
Interpretation ist, dass die Linearregler den Einbruch gut ausgleichen - 
ist das realistisch? Weil dass ich quatsch messe ist ja im Bereich des 
möglichen...

OUTS ist schon so nah wie möglich (also was mit einseitiger Bestückung 
möglich ist) am NIM. Aber wiegeschrieben, dort zeigt die Spannung auch 
keine Einbrüche.

Vermutlich sollte ich die Einbrüche einfach als kosmetisches Problem 
abhaken. Am NIM selbst sehen die Spannungen ok aus, auch wenn mich die 
Schwankungen irritieren - meine Praxis-Erfahrung ist da halt einfach 
Null.

Grüße,
  Johann

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Johann schrieb:
> Meine
> Interpretation ist, dass die Linearregler den Einbruch gut ausgleichen -
> ist das realistisch? Weil dass ich quatsch messe ist ja im Bereich des
> möglichen...

Vielleicht. Kannste da, wo der TP20 ist, evtl. einen kleinen Widerstand 
oder "schlechte" Drossel (=hoher Rdc) in die Leitung einschleifen? Das 
sollte den 5V Ripple dann etwas daempfen.

Mit Serit hatte ich auch mal kurz zu tun. Wurde dann aber nix, konnte 
mich aber anscheinend wichtig genug aufblasen, dass sie mir mal einen 
Packen sourcefiles fuer das Dingens rueberwachsen liessen...

Gruss
WK

von Johann (johaei)


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Dirk E. schrieb:
> Ich suche für ein Produkt solche Module, auslöten geht da nicht
> wirklich.
> Ich brauche auch Software dazu, weil da immer recht viele register sind.
> Ein bit falsch und nichts geht.

Ja, ich habe das mal beruflich gemacht und das ist nicht witzig. Bei dem 
NIM hier musste ich auch ziemlich frickeln, bis der Tuner dem Demod die 
Clock wie gebraucht durchgereicht hat. Die Geheimtuerei der Hersteller 
bzgl. Datenblätter ist sowas von nervig...

Also ich kenne kein Angebot, nur den erwähnten Restposten.

von Johann (johaei)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> https://wiki.batc.org.uk/Serit_tuner
> noch ein genauerer Text zu den NIM-Tunern
>
> https://wiki.batc.org.uk/images/6/6d/SERIF.pdf
> Schaltplan der Platine

Danke. Den Minitiouner kannte ich, aber auf die Idee, den Schaltplan 
anzuschauen bin ich nicht gekommen... auweia.

Der haut da ganz schöne Klopper rein - 470 uF und 1000 uF. Was nehme ich 
denn da für SMD-Kondensatoren, wenn ich auf Elektrolyt verzichten 
möchte? Tantal? Oder diese Polymer, die Panasonic anpreist?

Und was sagt ihr zu den ferrite beads? Die einen sagen „immer rein 
damit“, die anderen „bloß nicht, wenn es kein Problem gibt“.

von Johann (johaei)


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Dergute W. schrieb:
> Vielleicht. Kannste da, wo der TP20 ist, evtl. einen kleinen Widerstand
> oder "schlechte" Drossel (=hoher Rdc) in die Leitung einschleifen? Das
> sollte den 5V Ripple dann etwas daempfen.
Müsste gehen wenn ich die Leiterbahn etwas wegkratze. Wenn ich halt alle 
Testpunkte auf die gleiche Platinenseite gelegt hätte...

von Stefan R. (stefan_r_bs)


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Johann schrieb:
> Kann ja auch gut sein, dass der Demod jede Millisekunde irgendwas tut,
> was halt ein paar 100 mA Last erzeugt.

Was bei USB im isochronous Mode ja auch einmal je ms stattfindet, ist 
das Losschicken eines Daten-Frames...

Aber wenn ich Dich richtig verstehe, ist der USB-Teil noch gar nicht 
fertig, dann kann's das wohl nicht sein? Oder hat er vielleicht gerade 
deswegen im jetzigen Zustand alle 1 ms irgendein stromfressendes 
Softwareproblem?

von Johann (johaei)


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Stefan R. schrieb:
> Johann schrieb:
>> Kann ja auch gut sein, dass der Demod jede Millisekunde irgendwas tut,
>> was halt ein paar 100 mA Last erzeugt.
>
> Was bei USB im isochronous Mode ja auch einmal je ms stattfindet, ist
> das Losschicken eines Daten-Frames...
>
> Aber wenn ich Dich richtig verstehe, ist der USB-Teil noch gar nicht
> fertig, dann kann's das wohl nicht sein? Oder hat er vielleicht gerade
> deswegen im jetzigen Zustand alle 1 ms irgendein stromfressendes
> Softwareproblem?

Doch, USB läuft schon, aber die USB-Bridge wird via USB mit Strom 
versorgt, während die 5V mit dem Einbruch von einem Schaltregler mit 12V 
Input kommen. Kann also eigentlich nicht zusammenhängen.

Der Daten-Endpoint ist bulk, nicht isochron.

Also ist schon plausibel, dass der Einbruch vom Demod kommt - wenn ich 
mir so anschaue, welche Riesen-Kondensatoren andere Designs verwenden...

Aber danke für die Idee!

von Stefan R. (stefan_r_bs)


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Ah, alles klar, da liege ich also definitiv falsch...

Jedenfalls, der eigentliche hochfrequente Ripple (der auch ungedämpft 
durch die Linearregler hindurchgeht) wäre ja dann ca. 30mVpp 
(DS1Z_QuickPrint1.png - vorausgesetzt, dass es sich bei den 
Spannungseinbrüchen tatsächlich um kurze Lastspitzen handelt. Sie sehen 
jedenfalls genauso aus wie die Beispiele in Fig. 21-23 im 
AP63300-Datenblatt, inkl. Überschwingen nach Abfall der Last).

Wenn Dir diese 30mV Probleme bereiten, wäre hier noch eine Anregung zur 
Ripple-Bekämpfung: "EEVBlog #1116 - How to Remove Power Supply Ripple", 
https://www.youtube.com/watch?v=wopmEyZKnYo .

Johann schrieb:
> - Die Linear-Regler erzeugen ca. 20-30mVpp Ripple; ich vermute die
> <<1mVpp aus dem Datenblatt sind illusorisch und nur mit einem sehr viel
> sorgfältigeren Layout zu erreichen, aber von <10mVpp träume ich schon -
> hat da jemand eine Idee?

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