Step-up und Störungen

Störung im Lautsprecher auch bei speisung über USB?

Also unabhängig von deinen Problemen: Hut Ab für die Qualität Deines Schaltplans. Sowas sieht man hier selten.

Malte _. schrieb:

Der MCP1640 soll als Ausgangskondensator mindestens 10µF und maximal 100µF haben.

Manchmal ist es günstiger statt nur einem dicken Elko mehrere kleine zu nehmen, um den ESR zu verbessern? Dicke Masseverbindungen sind auch oft nützlich.

Malte _. schrieb:

Und schaue ich mir die Vcc Leitung an, ist die alles andere als eine Linie.

Wo hast du das Signal genau gemessen und wie hast du es abgegriffen (Tastkopf, Massefeder)? Haben die Spikes eine bestimmte Frequenz oder ist das Rauschen? Die Spannungseinbrüche sind nicht sooh dramatisch. Was sagt das PSSR von deinem U100. Wie sieht VDDA gegen GNDA aus? Störungen bei "geringer Last" deuten auf lückenden Betrieb des Wandlers.

Trigger auf die Knackgeräusche am Lautsprecher und verfolge die Störsignale nach vorne bis Dac1 und zu den Versorgungsspannungen. Treten die Knackgeräusche auch auf, wenn du die Schaltung aus einem Labornetzteil speist? Treten die Störungen auch auf, wenn du den Verstärkereingang nicht mit Dac1 verbindest sondern auf GNDA legst?

Max H. schrieb:

Also unabhängig von deinen Problemen: Hut Ab für die Qualität Deines Schaltplans. Sowas sieht man hier selten.

Warum der allerdings ins PDF verpackt sein muss, obwohl er keine (durchsuchbaren) Texte und Linien enthält, sondern nur bunte Pixel, ist irgendwie unklar.

Rainer hat alles schon schön beschrieben. Mal zum Test mit Labornetzteil speisen und NF-Eingang kurzschließen waren auch so meine Idee.

Max H. schrieb:

Hut Ab für die Qualität Deines Schaltplans. Sowas sieht man hier selten.

Leider hat sich das nicht auch in der Qualität des Layouts niedergeschlagen. Den eines ist offensichtlich zu erkennen: im Layoutvorschlag aus dem DB sind keine Thermals. Aus der Praxis: es ist eine überaus schlechte Idee, Schaltregler einfach mit dünnen Leitungen zu verbinden und dann hinterher Kupfer zu fluten. Und: Leitungen, auf denen Strom fließt (alles, was zu Cin, L, und Cout führt) müssen "so breit und kurz wie möglich" ausgeführt werden.

Malte _. schrieb:

habe ich die Spannung kontrolliert und war von den minimal und maximal Werten überrascht (step-up-no-load.png).

Sieht gut aus. Der MCP1640 und der MC1640C gehen dann ohne Last dann einfach in den "Pulse-Skip" Betrieb und laden den Ausgangskondensator nur ab&zu nach, wenn er durch den FB-Spannungsteiler ein wenig entladen wurde. Das ist dort in der AN1337 dann auch beschrieben:

• https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/01337A.pdf

Abhilfe: probiers mal mit dem MC1640B oder dem MC1640D, die haben den Pulse-Skip Modus nicht, dafür aber einen schlechteren Wirkungsgrad bei geringer Last.

Man sieht daran, dass es nicht reicht, die Datenblätter zu haben und zu lesen. Nein, man muss auch verstehen, was da drin steht. Und wenn man es nicht versteht, dann muss man dahingehend dazulernen.

Lothar M. schrieb:

Man sieht daran, dass es nicht reicht, die Datenblätter zu haben und zu lesen. Nein, man muss auch verstehen, was da drin steht. Und wenn man es nicht versteht, dann muss man dahingehend dazulernen.

Ja, das ist auch beim Enable Eingang erkennbar. Der Spannungsteiler R82/R83 legt den EN Pin auf 50% Vin, das Datenblatt fordert aber >90% Vin für ein Logic High.

Das Verhalten bei PWM und PFM Mode ist im Diagramm 2-21 des MCP1640/B/C/D Datenblatt (DS20002234D-page 8) schön dargestellt.

Vielen Dank für die vielen Antworten, also ich habe mal versucht sie zu gruppieren:

Flip B. schrieb:

Störung im Lautsprecher auch bei speisung über USB?

Ja, gerade. Bei Batteriebetrieb werden es weniger.

Lu schrieb:

Manchmal ist es günstiger statt nur einem dicken Elko mehrere kleine zu nehmen, um den ESR zu verbessern? Dicke Masseverbindungen sind auch oft nützlich.

Alle 2,2µF und 10µF sind X7R: https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/mlcc_0805_10_f_25_v_-10_x7r-409167 Der erste für Vcc ist möglichst nah am Step-up, der Zweite etwas weiter weg.

Rainer W. schrieb:

Wo hast du das Signal genau gemessen und wie hast du es abgegriffen (Tastkopf, Massefeder)?

Tastkopf, ich habe mal ein Foto angehängt.

Haben die Spikes eine bestimmte Frequenz oder ist das Rauschen?

Ich würde die als periodisch alle 15µs betrachten, das wären 66kHz und damit nicht so weit von der Resonanzfrequenz des AVcc Filters entfernt.

Rainer W. schrieb:

Warum der allerdings ins PDF verpackt sein muss, obwohl er keine (durchsuchbaren) Texte und Linien enthält, sondern nur bunte Pixel, ist irgendwie unklar.

Entschulidung. Ich hatte in Kicad unter "Export" vergeblich nach einer PDF Exportfunktion gesucht. Und bin dann auf Drucken in PDF ausgewichen. "Plot" wär wohl richtig gewesen.

Loco M. schrieb:

Ja, das ist auch beim Enable Eingang erkennbar. Der Spannungsteiler R82/R83 legt den EN Pin auf 50% Vin, das Datenblatt fordert aber >90% Vin für ein Logic High.

Das ist Absicht. Der MCP1640 schaltet sich laut Datenblatt bei > 90% Vcc ein und bei < 20% Vcc aus. Eine exakte Zeit für das Anliegen des Signals ist zwar nicht angegeben, aber eine typische "Soft Start" Zeit von 750µs, von daher sollten 50ms sicher reichen. Daraus kann man einen Zustandsspeicher bauen, wo ein Taster das Gerät einschaltet und der Microcontroller bei Unterspannung (oder sonstige Gründe) wieder aus. Und der MCP "merkt" sich dann den Zustand bei 50% Vcc. Das hatte ich bei einem kleinem Testprojekt mit dem MCP mal schon mal so gemacht und funktioniert dort wunderbar.

Rainer W. schrieb:

Die Spannungseinbrüche sind nicht sooh dramatisch. Was sagt das PSSR von deinem U100. Wie sieht VDDA gegen GNDA aus? Störungen bei "geringer Last" deuten auf lückenden Betrieb des Wandlers.

Loco M. schrieb:

Das Verhalten bei PWM und PFM Mode ist im Diagramm 2-21 des MCP1640/B/C/D Datenblatt (DS20002234D-page 8) schön dargestellt.

Danke für den Hinweis. Demnach liegen die Werten von Vpp=152mV im Rahmen. Im Datenblatt sind es sogar eher 250mV bei 1 auf 75mA Lastwechsel. Nachdem ich dachte dass es da keinen Unterschied gibt, habe ich die mal gegeneinader gemessen (siehe Anhang, Gelb Vcc, Blau AVCC gegen GND). Demnach sieht mir Avcc sogar noch schlechter aus. Ich würde den Filter jetzt fast lieber entfernen?

Rainer W. schrieb:

Trigger auf die Knackgeräusche am Lautsprecher und verfolge die Störsignale nach vorne bis Dac1 und zu den Versorgungsspannungen. Treten die Knackgeräusche auch auf, wenn du die Schaltung aus einem Labornetzteil speist? Treten die Störungen auch auf, wenn du den Verstärkereingang nicht mit Dac1 verbindest sondern auf GNDA legst?

Hmm, das müsste ich noch mal in Ruhe testen.

Lothar M. schrieb:

Den eines ist offensichtlich zu erkennen: im Layoutvorschlag aus dem DB sind keine Thermals. Aus der Praxis: es ist eine überaus schlechte Idee, Schaltregler einfach mit dünnen Leitungen zu verbinden und dann hinterher Kupfer zu fluten. Und: Leitungen, auf denen Strom fließt (alles, was zu Cin, L, und Cout führt) müssen "so breit und kurz wie möglich" ausgeführt werden.

Lu schrieb:

Dicke Masseverbindungen sind auch oft nützlich.

Ich hoffe ich lerne dazu, im Hobby Bereich habe ich dann nicht so viele Lerniterationen (man hat ja auch noch andere Beschäftigungen). Ich sehe das Beispiel im Datenblatt und versuche es nachzubilden weil ich gelesen habe dass alles andere bei Schaltregern potentiell unerwartet schief geht. Aber 1:1 klappt das nicht, da ich größere handlötbare Bauteile verwende. Und da meine Massefläche nur auf der Top-Layer liegt, die Bauteile aber auf Bottom, wollte ich eben eine bessere Anbindung erreichen und habe 3 Vias gesetzt. Angenommen es wäre eine 4-Lagen Platine, dann müsste ich doch auch irgendwie per Vias auf die innen liegenden VCC und Masseflächen kommen?

Schaut irgendwie aus wie eine Schleife...

Malte _. schrieb:

Tastkopf, ich habe mal ein Foto angehängt.

Ich sehe dort eine ziemlich große Leiterschleife, die als Magnetfeldsonde fungiert und magnetische Felder, verursacht bspw. durch Ströme in der Umgebung, empfängt.

Ich würde die als periodisch alle 15µs betrachten, das wären 66kHz ...

Schaltfrequenz des Wandlers?

Rainer W. schrieb:

Ich sehe dort eine ziemlich große Leiterschleife, die als Magnetfeldsonde fungiert und magnetische Felder, verursacht bspw. durch Ströme in der Umgebung, empfängt.

Ok, das war von der Perspektive her ungünstig fotografiert. Ist der Pin Header von J1.

Malte _. schrieb:

Ok, das war von der Perspektive her ungünstig fotografiert.

Immer noch ungünstig: ein beliebiger Massepunkt und eine elendig lange Krokoklemmenmasseschleife.

Mach einfach mal einen kleinen Test: lass deine Masseklemme, wo sie grade ist, und damnn taste mit dem Tastkopf andere Massepunkte ab. Gerne auch mal die Tastkopfspitze direkt auf die angeklemmte Krokoklemme halten. Ja richtig: "Masse gegen Masse" messen. Du würdest eine gerade Linie auf dem Oszi direkt auf dem 0V-Strich erwarten, stimmts? Was siehst du stattdessen?

Für solche Messungen nimmt man eine "Massefeder" und die richtige "Masse", die zum jeweiligen Messpunkt gehört:

• https://www.digikey.de/de/products/detail/cal-test-electronics/CT3668/5029188
• https://www.elektroniknet.de/messen-testen/oszilloskope/das-geht-auch-mit-dem-oszilloskop.168702.html

Malte _. schrieb:

Ok, das war von der Perspektive her ungünstig fotografiert.

Das ändert aber nichts an der riesigen Leiterschleife. Bei deinem Tastkopf sollte als Zubehör eigentlich eine Massefeder dabei sein.

Lothar M. schrieb:

Gerne auch mal die Tastkopfspitze direkt auf die angeklemmte Krokoklemme halten. Ja richtig: "Masse gegen Masse" messen.

So haben wir früher(tm) 27 und 40MHz Sender auf Maximum gestellt, die Schleife wurde über den Ferritstab gelegt...

Die Sender waren für Torantriebe von Chamberlain...

Lothar M. schrieb:

Mach einfach mal einen kleinen Test: lass deine Masseklemme, wo sie grade ist, und damnn taste mit dem Tastkopf andere Massepunkte ab. Gerne auch mal die Tastkopfspitze direkt auf die angeklemmte Krokoklemme halten. Ja richtig: "Masse gegen Masse" messen. Du würdest eine gerade Linie auf dem Oszi direkt auf dem 0V-Strich erwarten, stimmts? Was siehst du stattdessen?

Danke für den Hinweis, stimmt, die "Störungen" sehen bei der Messung an der Krokoklemme genau so aus. Danke für die Links, dort stand man soll besser mit 1:1 am Tastkopf messen. Damit sieht es gleich aus, aber die "Störungen" sind nur noch 1:10 so groß. Somit tue ich die hochfrequenten Signale mal als Messfehler ab. Einen Funktionsgenerator um wie beschrieben PSSR zu messen habe ich leider nicht. Und hörbar sind die niederfrequenten durch den PFM Mode, wo sich der Chip auch so verhält wie er soll.

Rainer W. schrieb:

Bei deinem Tastkopf sollte als Zubehör eigentlich eine Massefeder dabei sein.

Eine Massefeder war leider weder beim Oszilloskop noch bei einer nachgekauften Probe dabei. Setze ich für die nächste Bestellung mit auf die Liste.

Danke allen für die Hilfe.