การออกแบบเพื่อลดสัญญาณรบกวน

[todaystep]

จาก http://www.pantip.com/tech/electronics/topic/EE2907885/EE2907885.html


สัญญาณกวนจากไฟบ้าน๕๐ไซเกิลมันมีเต็มไปหมดทุกแห่ง
ออก แบบวงจรก็เหมือนกันจะต้องออกแบบวงจรทีมีImpedanceไม่สูงมากเกินกว่า1Megโอม
ถ้า เป็นวงจรขยายสัญญาณมากกว่า๑๐๐๐เท่าจะต้องคำนึงถึงcommon mode noiseด้วย
ต้อง ใช้วงจรbalance lineเพื่อลดสัญญาณกวน

ขาไอซีinputจะต้องต่อทุกขา
ถ้า ไม่ใช้งานต้องต่อลงดินเสมอ
ไฟเลี้ยงจะต้องเรียบและต้องมีตัวเก็บ ประจุbypassแบบเซอรามิก
ต่อติดกับขาไฟเลี้ยงของไอซีทุกตัว

วงจรสวิส ชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายจะต้องออกแบบลายวงจรให้ดีเป็นพิเศษเพราะมันจะมีกระแสไหล สูงและความถี่สูงด้วย
เพราะว่าลายวงจรมีทั้งความต้านทานและinductance
ดัง นั้นถ้าออกแบบลายวงจรไม่ดี
วงจรมันจะoscillationแล้วไม่ทำงาน
กระแส มันจะไหลไปตามตัวนำที่มีimpedanceน้อยที่สุด

วงจรพาวเวอร์ซัพพลายควร อยู่จะห่างจากวงจรแอนนาหลอก

พอออกแบบวงจรเสร็จแล้วเวลาออกแบบลายของ แผ่นวงจรก็เช่นกัน
ต้องคำนึงถึงground loop
ลายวงจรจึงต้องมีหลายๆ ชั้น

โดยทั่วๆไปจะใช้อย่างน้อย๔ชั้น
๑ชั้นบนสุดลายวงจรของSMT
๒ ชั้นที่สองไฟเลี้ยง power plane
๓ชั้นที่สามกราวground plane
๔ชั้น ที่สี่ลายวงจรชั้นล่าง

ตัวต้านทานขามันก็มีinductanceดังนั้นจะต้อง ตัองตัดขาให้สั้นที่สุด
ดังนั้นวงจรความถี่สูงๆจะต้องใช้ตัวต้านทาน แบบSMT(surface mounting)

ตัวเก็บประจุก็เช่นกันขาต้องตัดให้สั้น
Xc = 1/( 2*22/7*F*C)
แต่ถ้าความถี่สูงมากๆตัวเก็บประจุก็จะกลายเป็นคอยร์ ได้เช่น
เช่นค่าตัวเก็บประจุ1uFที่ความถี่เกิน10MHz
มันจะกลายเป็น คอยร์ไปแล้ว

คอยร์ก็เหมือนกัน
XL = 2*22/7*F*L
เราต้องใช้งาน ตำกว่าความถี่ของself resonance frequencyของตัวมัน
ถ้าเราใช้งานเกิน กว่าความถี่self resonance
คอยร์ก็จะกลายเป็นตัวเก็บประจุไปแล้ว

[todaystep]

จาก http://id20.site90.com/index.php?topic=69.0

ใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพ จ่ายกระแสให้กับโหลดได้พอ และไม่เกิดความร้อนมาก
ติดตั้งตัวเก็บประจุบายพาส ตัวเก็บประจุบาสพาสช่วยในการลดอิมพิแดนซ์ของสาย และยังช่วยลดสัญญาณรบกานจากภายในและภายนอกเข้ามารบกวน โดยเฉพาะวงจรลอจิกที่ทำงานด้วยความถี่สูงๆ การต่อตัวเก็บประจุบาสพาสสามารถทำได้ดังนี้ - ต่อตัวเก็บประจุบาสพาสที่แหล่งจ่ายไฟ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัมขนาดความจุจะอยู่ทีไมโครฟารัดจน ถึงหลาย10ไมโครฟารัด
- ต่อตัวเก็บประจุบาสพาสระหว่างไอซีมักใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกขนาด 0.01uF - 0.1uF
- ต่อตัวเก็บประจุบาสพาสที่ขาจ่ายไฟของไอซี โดยพยายามติดตั้งให้ใกล้กับขาไอซีมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และต้องตัดขาตัวเก็บประจุให้สั้นที่สุด เมื่อมีสัญญาณความที่สูงที่เกิดจากการทำงานของไอซีตัวเก็บประจุจะช่วยลดลูป ความถี่สูงให้ไหลผ่านตัวเก็บประจุแทน แต่มีข้อแม้ว่าต้องเลือกความจุให้สอดคล้องกับช่วงความถี่ของสัญญาณรบกวนด้วย ไม่งั้นค่า Lกับ C ในวงจรจะก่อให้เกิดเรโซแนนต์ นอกจากช่วยลดสัญญาณความถี่สูงแล้ว ยังสามารถลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำได้อีกด้วย


การต่อ C Decoupling ที่ผิด เนื่องจากการวาง C ที่ไกลจาก MCU มากทำให้เกิด High Current Loop ไปยัง Power Plane และ Ground Plane ส่งผลไปยังอุปกรณ์อื่นๆ ที่อยู่บนแผงวงจร
 


การต่อ C Decoupling ที่ถูกต้อง สังเกตุดูว่า High Current Loop ไม่ส่งผลไปยัง Power Plane และ Ground Plane
 


การต่อวงจร decoupling ที่ดีขึ้น โดยการเพิ่ม L มาอนุกรมระหว่าง VCC และ Power Plane เพื่อลด switching noise การต่อแบบนี้ต้องมั่นใจว่าค่าของ L น้อยพอ ที่จะไม่ทำให้เกิด ไฟ(DC) คร่อม L
 
Package ของ MCU ชนิด DIP จะมีขา VCC และ GND อยู่ที่มุมของ IC ซึ่งจะทำให้เกิด Loop ที่กว้างขึ้น เราสามารถเลือก Package แบบ TQFP ซึ่งจะมีขา VCC และ GND อยู่ใกล้กัน ทำให้ Loop เป็นวงแคบ
 

การ ออกแบบแผ่นวงจร มีอยู่หลายคนที่ใช้สาย wire แทนการกัดแผ่น pcb สายสัญญาณเหล่านั้นก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้บางทีบัดกรีไม่แน่ หรือใช้สายที่มีพื้นที่หน้าตัดน้อยไป หรือการออกแบบลายวงจร ให้มีลักษณะเป็นเส้นตรงขนานกัน จะทำให้เกิดค่าความจุแฝง ซึ่งล้วนก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้ทั้งสิ้น
แยกโซน Analog กับ Digital และ GND Analog กับ GND Digital ออกจากกัน เพื่อที่ไม่ให้สัญญาณ Analog และสัญญาณ Digital มารบกวนกัน ให้ใช้ส่งสัญญาณผ่านทาง Opto coupler แทนเช่นเบอร์ PC817   
 
 

Oscillator เป็นส่วนหนึ่งที่มีความสำคัญเป็นอย่างมาก เพราะ MCU ทำงานสัมพันธ์กับ Clock ถ้า Clock มีสัญญาณเพี้ยนย่อมมีผลต่อการทำงาน โดย MCU ที่ทำงานด้วย Clock ที่สูงจะเกิดสัญญาณรบกวนได้ง่ายกว่า MCU ที่ทำงานด้วย Clock ความถี่ต่ำ   
 
 
ดังนั้นขารับสัญญาณ Clock (XTAL1, XTAL2) จึงไวต่อ ESD(electrostatic discharge) มากกว่าขา I/O ทั่วไป
-เพื่อที่จะหลีกเลี่ยงปัญหาสามารถทำ ได้ดังนี้

1. ให้ Loop ของ Oscillator เล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้ ให้วาง crystal/resonator ให้ใกล้กับขาของ MCU มากที่สุด ให้ต่อ C decoupling จากขาของ crystal ลง GND plane และ GND plane จะต้องต่อเข้ากับ ขา GND ของ MCU

2. ในกรณีที่รับสัญญาณ Clock มาจากภายนอก ให้ระวังในกรณีที่สายสัญญาณยาวเกินไป เพราะสายที่ยาวเกินไปจะทำตัวเป็นเสาอากาศรับสัญญาณรบกวนเข้ามา (antenna for transients)
 

[todaystep]

จาก http://id20.site90.com/index.php?topic=69.0

เรามารู้จักกับอุปกรณ์ที่จำเป็นอย่างยิ่ง สำหรับใช้ร่วมกับมอเตอร์ เพื่อการใช้งานแบบเต็มประสิทธิภาพ

ตัวอุปกรณ์นั้นก็คือ คาปาซิเตอร์ และช็อทกี้ไดโอด

 
คาปาซิเตอร์ (CAPACITOR) ทำหน้าที่ลดสัญญาณรบกวน ที่เกิดจากการทำงานของมอเตอร์

ซึ่งสัญญาณ รบกวนจากมอเตอร์นี้จะไปรบกวนการทำงานของกล่องรีซีฟเวอร์ (ภาครับ)ได้

คา ปาซิเตอร์สำหรับมอเตอร์ นิยมใช้ค่า 0.1UF 50V. (รหัสตัวเลข 104) แบบเซรามิค

ใส่กับมอเตอร์ได้ ทั้งแบบใส่ 3 ตัว และ 2 ตัว

คาปาตัวที่ 1 ใส่คร่อม ขั้วมอเตอร์บวก กับตัวถังมอเตอร์
คาปาตัวที่ 2 ใส่คร่อม ขั้วมอเตอร์ลบ กับตัวถังมอเตอร์
คาปาตัวที่ 3 ใส่คร่อม ขั้วมอเตอร์บวก กับขั้วมอเตอร์ลบ (แบบใส่ 2 ตัว จะไม่ใส่ คาปาตัวที่ 3 นี้)

คาปาซิเตอร์แบบเซรามิคนั้น ไม่มีขั้วบวกลบ จึงไม่ต้องห่วงเรื่องดูขั้วนะครับ


การใส่ช็อทกี้ไดโอด
ให้สังเกตุ ขีดสีเงินบนตัวไดโอด โดยขาด้านที่มีขีดสีเงิน ต่อเข้าขั้วมอเตอร์บวก และขาอีกด้านต่อเข้าขั้วมอเตอร์ลบ

มอเตอร์ที่ใส่ช็อทกี้ไดโอดแล้ว ห้ามต่อสายไฟมอเตอร์เข้าผิดขั้วเป็นอันขาด เพราะจะทำให้ไดโอดเสียหายทันที และสปีดคอนโทรลอาจเสียหายด้วย

 

สปีดแบบเดินหน้า-เบรค ไม่มีถอยหลัง จำเป็นอย่างยิ่ง ที่จะต้องใส่ช็อทกี้ไดโอดที่มอเตอร์ เพื่อป้องกันแรงดันไฟย้อนกลับจากมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้มอสเฟ็ตภาคเบรคของสปีดคอนโทรลร้อนจัดจนเสียหายได้

เมื่อ ใส่ช็อทกี้ไดโอดแล้ว จะทำให้สปีดคอนโทรลทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพอีกด้วย

ผู้ผลิตสปี ดคอนโทรลแบบเดินหน้า-เบรค (RACING) เกือบทุกยี่ห้อ จึงมักแถมตัวช็อทกี้ไดโอดให้มากับสปีดคอนโทรลด้วย  อุตส่าห์แถมมาให้แล้ว ก็ใส่ซะหน่อยนะครับ เพื่อสุขภาพที่ดีของสปีดคอนโทรล และการใช้งานแบบเต็มประสิทธิภาพนะ

[Verda7788]

ขอบคุณสำหรับข้อมูลน่ะค่ะ