Absolutní galvanické oddělení

[Dohnalik]

Zdravím, řeším problém - navrhuji předzesilovač, který bude mimo jiné plně řízen procesorem. A jelikož je to bude ARM tikající na 168 MHz, který bude neustále běžet, multiplexovat GPIO, komunikovat s displayem, UART, SPI...tak se bojím rušení. Zdroj bude mít samozřejmě vlastní, oddělený od toho pro analogovou část.

Problém je, že potřebuji analogový stereo signál přivést na ADC procesoru (FFT, přepínání relátek regulace hlasitosti v nule...), ale nechci spojovat země, což mě donutilo ke galvanickému oddělení. Uvažoval jsem o něčem takovém: http://www.belza.cz/audio/optozz.htm avšak autor tam píše, že pro oddělení VF se to nehodí a jelikož VF tam celkem bude, mám strach o jeho zanesení do analogu. Myslíte, že to řešení bude dostatečné (navenek bude procesor komunikovat řádově v desítkách khz), nebo mám sáhnout po něčem takovém: http://www.ti.com/product/iso124 ? O úžasné parametry mi nejde, je důležitý jen celkový frekvenční rozsah. Také se trochu bojím rušení zkrze relátka, budou použity miniaturní omron a bude jich tam dost.

Díky

[luta]

těžko říct. Ten ISO jsem příliš dlouho nestudoval, ale dle principu izolace bych spíš postavil něco s těmi optočleny na způsob Belzy. Ten ISO používá kapacitní bariéru, tzn aby uměl přenést přes tak malou kapacitu nízké kmitočty i stejnosměrnou složku, bude vše na vstupu modulovat.

[Dohnalik]

Aha, tak to je pak přesně to, co nepotřebuju... Uvažoval jsem i o nějakém trafu, nevím jak tam by to fungovalo.

[bubu1]

Ahoj
Kdybys chtěl tak ti můžu dva kusy těch optočlenu od Belzy poslat v obálce na pokusy.

[Dohnalik]

Je hodně blbý nápad svést VF proudy z digitální země přes kondík na PE? Bude to vůbec fungovat?

[luta]

co by je tam svedlo? nějaká blondýna s trojkama ?

[Dohnalik]

Na tu by to možná fungovalo...
bylo mi divný, jak by se to mohlo svýst bez nějakýho potenciálu, na druhou stranu jsem si říkal, že je to VF a to se chová trochu jinak...zůstanu o toho izolačního zesilovače a budu doufat, že přes tu minimální kapacitu mezi fotodiodama mi nepoleze VF do signálu.

[zuki]

VF rádo prochází i přes malou (minimální) kapacitu

Optočlenama (kapacita v pF) oddělíš NF a tím i země pro NF (což je dobře), ale KV-UHF už moc ne... Taková UHF propust je např. T článek s 2x kondíkem pár pF a malou indukčností uprostřed připojenou na zem (kousek spoje o pár cm)...

Musíš udělat dobře plošňák, aby si co nejvíce omezil (uzavřel) VF tam kde vzniká. Vstupy a výstupy od procesoru pokud možno s sériovým odporem, případně s RC (zablokované všechny vstupy a výstupy na desce - na konektorech apod. - kondíky) atd.. Hodí se i do přívodu napájení nějaká tlumivka(dvojitá tlumivka) apod.... VF "klade odpor" R a L a C na GND

[Dohnalik]

OK, díky, napájení budu mít přes tlumivky i feritky, to je jasná věc, GPIO který spínají relátka půjdou přes optočleny, takže tam rezistory dát musím. Na sériový nebo paralerní sběrnice dávám rezistory skoro vždy. Uvidím, nakreslím to a dám to sem. Zatím dělám jen vstupní desku s přepínačem vstupů a R2R atteunátorem.

[Dohnalik]

Ještě mě napadlo, co ten analogový signál převést na digitální nějakým A/D převodníkem a rozhraní mezi ním a procesorem galvanicky oddělit?

[madeindoma]

co máš v plánu na ten předzes? Nějaký audioprocesor či jen nějaký IO na to určený? komunikace na to přes i2c?

[Dohnalik]

Píšu, že ARM Potřebuju vědět jakej signál do předzesilovače přichází, aby on podle toho mohl provádět určitý akce. Vstupní desku už mám skoro nakreslenou. R2R atteunator bude pracovat na impedanci 380ohm, před ním je buffer, takže potečou docela velký proudy a snad se mi tam nic nenaindukuje. Jen přemýšlím, jestli využít A/D převodník v procesoru, který by na vše dostačoval, nebo z hlediska EMI bude lepší použít nějaký externí převodník a třeba přes SPI brát data s tím, že to SPI galvanicky oddělím, takže VF docela ztížím cestu k analogovému signálu.

Signál samotný bude ovlivněný výhradně analogovou cestou, žádný DSP ani audioprocesor neplánuju. (actidamp mk IV) -> přepínač vstupů -> buffer -> relátková regulace hlasitosti -> HYPA 1 -> sluchátka/repro
Procesor to jen všechno bude řídit. Stačil by na to sice osmibit, ale ten předzesilovač bude ovládat všechny komponenty v mojí sestavě.

[madeindoma]

Já ti nevím asi bych použil ad převodník v MCU, výsledky budou hned a můžeš s nima hned laborovat, takhle zase bych řekl že tahat data z externího AD bude "pomalejší" alé né ve smyslu rychlosti ale zase budeš muset v programu volat, čekat apod. Takhle budeš mít všechno měření onboard. Jak chceš.

[Dohnalik]

Tak programově se to bude lišit naprosto minimálně... a laborovat s už vyrobenýma deskama za celkem těžký prachy se mi taky nechce

[ruza99]

Tak přes to galvanické oddělení nepovedeš analogový, ale digitální signál. V takovém případě bych mě zajímala rychlost převodu. Pro dnešní audio je standart 24bit/192kHz na kanál. Z toho vyplývá 24x192k pro stream vzorků, což je necelých 5Mbps. Když mrkneš na datasheet k ISOxxxx obvodům tak můžeš vidět, že verze ISOxxxxC zvládá 25Mbps a ISOxxxxM dokonce 150Mbps, ale ty Mka už jsou o hodně dražší. Jaký chceš použít ADC a přes co se chceš bavit s ARMem? My v práci používáme ISOxxxxC jako standart na průmyslové komunikace a jsou dobrý - lepší než ADuMy. Nedávno jsem navrhoval systém pro měření analogových veličin s ARMem (STM32Fxxx). Při navrhování analogový části - hlavně okolo různých referencí a vstupů ADC si dej bacha na dobře udělaný země. Ideální je to i na ADC rozdělit na digital a analog. A napájení analogové části oddělit od digitální tlumivkama a slít země v jednom bodě, pak budeš bez šumu a brumu. V rámci jedné desky ti vznikají tři země. Taky je potřeba vyřešit kvalitní DC-DC pro napájení oddělené části - tedy pro analogové vstupy + ADC. Ideální je použít dostatečně výkonný typ DC-DC měniče a zvýšit napětí, který stáhneš zpátky pomocí lineárních stabilizátorů. Sice hodně protopíš, ale máš zásobu energie pro kvalitní regulaci. A taky je dobrý si uvědomit, že jedno ISO si vezme okolo 20mA v závislosti na konfiguraci vstupy/výstupy. Blbý je, když máš hodně výstupů na oddělené straně za DC-DC měničem, protože ti to pak ten DC-DC zbytečně zatěžuje a musíš dát dostatečně výkonný. A bacha, výstupy ISOxxxxC jsou push-pull takže nejdou mezi sebou propojovat pokud by ses rozhodl pro víc převodníků na jeden ARM

Omlouvám se, nahoře uvádíš, že chceš použít interní převodník MCU. Pokud chceš oddělit země nezbyde ti než použít externí převodník. Ono tedy většina MCU má analogovu zem vyvedenou zvlášť, ale o oddělení těchto zemí bych se celkem hádal. Pokud ti jde o eliminaci rušení tak galvanickým oddělením zemí, pokud sou obě v rámci čipu, podle mě nic moc nezískáš. Když rozumně navrhneš DPS výsledek bude, podle mě, podobný. Jakékoliv kvalitní analogové oddělení bude hodně drahé a kombinace externí ADC+oddělené napájení bude významně levnější

[Dohnalik]

Už z toho sešlo, oddělím to kompletně, analog, digitál, všechno optikou. Jinak já dávám přednost ADuM izolátorům v mých DAC a zvukovce. Datový tok je tam cca 25Mbps, protože masterclock.