‮Сдвиг по фазе (kincajou) wrote,
‮Сдвиг по фазе
kincajou

Category:

Отвлечённые идеи о месте Spread Spectrum в деле преобразования напряжений.

Для того, чтобы снизить шумы от паразитного ЭМИ, неизбежно порождаемого работой импульсного регулятора, нужно:
  1. всю схему, особенно шумные части, экранировать максимально плотно, используя в т.ч. ферромагнитные поглощающие материалы. За неимением иных доступных материалов, в практической реализации экранирующий корпус будет из жести. Поверхностная проводимость не ахти, зато магнитное поле наружу не пролезет.
  2. высокочувствительные узлы разнести пространственно от шумных. И тоже экранировать, конечно же.
  3. все линии питания зафильтровать по максимуму, самыми качественными методами: LC-фильтры, ферромагнитные поглощающие сердечники (кольца, трубки и т.п.), в качестве блокировочных ёмкостей использовать сочетание ВЧ-керамических и среднечастотных плёночных конденсаторов.
  4. синхронизировать микросхемы преобразователей питания (они должны иметь возможность внешнего тактирования!) от генератора с функцией spread-spectrum. Это превратит острые "палки" на спектре в плоские "плато" с вершиной на 12..20 дБ ниже прежнего уровня.

И вот для последнего пункта я заколебался искать простые для повторения решения. Вообще их много разных, но вот чтобы можно было просто так задёшево купить - таких нет.

И пришла мысль.


Какого фига я буду искать такие чипы, если можно взять, например, какой-нибудь ATtiny10: корпус 6 пинов (т.е. 4 из них - ввод/вывод), тактовая до 12 МГц, один 16-битный таймер с делителем 1/8/64/256/1024; встроенный калиброванный RC-осциллятор 8 МГц.


Встроенного кварцованного генератора в этом чипе нет ввиду наискромнейших ресурсов, но есть возможность для ввода внешней частоты. Т.е. можно собрать кварцевый осциллятор на одновентильной чипушке 74LVC1G04 (см. рис.), завести с него клок на микроконтроллер, внутри коего эту частоту поделить таймером. При этом, если делитель прям на лету перегружать константами, честно стыренными из открытых источников, на выходе получим... TADA.WAV! .. тактовый сигнал с расширенным спектром! Но есть масса нюансов, неизбежно усложняющих гладкую теорию.



Например, из-за конечной разрядности таймера -- чем выше получаемая частота, тем хуже возможность её регулирования. С синхронизацией большинства доступных чипов DC/DC преобразователей эта штука, вероятно, даже так справится, но идею стоит проверить расчётами.

Лично я предпочитаю микросхемы ST1S10 и они как раз имеют замечательную возможность внешней синхронизации (судя по уровням, вход там совместим с LVTTL 3.3В), а стоят совсем недорого. Можно выбрать любую частоту от 400 до 1200 кГц, но мы зададимся частотой 700 кГц или где-нибудь около того.

Пусть тактовая частота будет ровно 12МГц. Пусть прескалер таймера будет равен 1, т.е. входая частота делителя - те же 12 МГц. Чтобы получить 700 кГц на выходе, нужен коэффициент деления 17.142, ближайшее целое 17 даст частоту 705.882 кГц. К сожалению, формула деления частоты выглядит не слишком удобно:

fo = fclk / (2*N*(1+OCRnA))


OCRnA - это число, записанное в регистр Output Compare; N - прескалер (в нашем случае N = 1).

Соответственно, 17 = 2*(1+OCRnA), что ещё больше нас печалит, т.к. 17 не делится пополам нацело. Пусть будет 18, тогда частота на выходе 666.666 кГц, а в OCR нужно положить константу 8. Для деления на 16 (и частоты 750кГц) нужно положить константу 7. OCR:=6 даст частоту 857 кГц, а 5 даст ровно 1 мегагерц.

Увы, идея оказалась малопригодной: вместо более-менее плавной перестройки по частоте или, хотя бы, небольшим прыжкам по спектру получаем переключение между 666, 750, 857 и 1000 килогерцами.

Зато эта идея может найти другое применение: можно сделать импульнсый регулятор с переключаемой частотой, что позволит в каких-то случаях отстроиться от помех.

Например, если взять чип с внешней синхронизацией в более низкочастотной области (скажем, где-то в районе "как у LM2576" 50..60кГц, чтобы уйти от помех в аудиодиапазоне хотя бы), задача упрощается и решение уже похоже на годное:

12000кГц -> 55 кГц : K = 218 => OCR = 108. Меняя это значение от 100 до 120 получаем перестройку частоты от как раз от 59 до 49 кГц. Подходящий чип: LM5005, цена в розницу около 180 рублей.

Или в районе 250кГц (подходящий пример: LM43603, около 230 руб в розницу - немало, но терпимо):
OCR:={19..29} -> fo = {300..200} кГц. Дискретность перестройки получается, конечно, не впечатляющей - около 10 кГц, но это всё же лучше, чем непредсказуемо плавающая частота RC-осциллятора, встроенного в микросхему регулятора.




А можно просто взять контроллер LM5088-1 и не морочаться: этот чип уже содержит в себе схему для +-5% дизеринга (dither) рабочей частоты и может быть настроен в диапазоне от 50 до 1000 кГц. Нужен хороший внешний n-MOS транзистор и кучка обвеса, ничего особенного. Не самая хитрая схема даст снижение шума всего на 10дБ, но зато и цена примерно 230 рублей в розницу.
Tags: радио
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments