PIC-Schaltung Klingeln auf der Versorgungsspannung

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Autor
PIC-Schaltung Klingeln auf der Versorgungsspannung

    







BID = 684390

QuirinO

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Sooo-

Ich hab gerade zwischendurch zur Entspannung ein kleines Thermometer mit einem Pic16F628 mit 4MHz internem Oszillator und einem LM75 gebaut.

Es funktioniert soweit alles - ich habe die Versorgungsspannung in der nähe der Pic Versorgungspins mit Kondensatoren verschiedenen SMD - Chip Kondensatoren Gestützt (100n, 10n 10p parallel, im Layout noch nicht eingezeichnet, aber so nahe wie möglcih am PIC) und auf der Versorgungsspannung alles wegbekommen, was an 4 MHz Störungen durch den Impulsstrom des PIC verursacht wurde - bis auf ein kleines (etwa 200mV) Klingeln auf der Versorgungsspannung (siehe Bild) die Frequenz beträgt etwa 32Mhz.

Die Eigentliche Versorgungsspannung des PIC ist über eine BAT43 SMD Shottky diode vom Rest der Schaltung entkoppelt, damit ich beim Brennen nicht alles durch die Brenner-Versorgungsspannung in betrieb nehme (es wird per ICSP gebrannt - Icsp-Stecker ist JP2)

Was mich stutzig macht ist die tatsache dass die Frequenz der Störung etwa im Bereich der 4-Fachen Oszillatorfrequenz des PIC liegt. Werden da intern vielfache der Frequenz erzeugt? Allerdings war mein 2. Gedanke auch, dass bei der Dämpfung, die dieses Klingeln aufweist die Tatsächliche LC-Frequenz in ganz anderen Grössenordnungen liegen müsste.

-> Kann es durch die Induktiviät der Versorgungsleitung (evtl in Verbindung mit der Diodenkapazität / Gatekapazität) liegen?

-> Messe ich evtl nur die Resonanzfrequenz meines Oszi-Messkabels mit der Kapazität des Tastkopfes?

Woher kommt meine Störung? Ist sie tolerierbar? (Sie verseucht die komplette Masse und die Komplette versorgungsspannung und ist auf allen Signalen zu messen.) Und wie bekomme ich sie im Zweifel weg?

Anhang: Layout + Oszillogramm der Schwingung (AC-Coupled)


Ach ja, und BITTE zerpflückt mir ALLES, was ihr an Layoutfehlern findet, ich will ja was von euch lernen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 16 Apr 2010 19:48 ]

BID = 684424

QuirinO

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Wollte noch dazusagen: Das klingeln tritt alle 250nS auf (1/ 4MHz), entsteht also mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit durch die Impulsstromaufnahme des PIC

BID = 684438

perl

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Zitat :
Werden da intern vielfache der Frequenz erzeugt?
Es gibt Prozessoren mit interner Frequenzvervielfachung (per PLL), aber die kleinen PIC gehören nicht dazu.
Man macht das eigentlich erst, wenn es schwierig oder teuer wird einen externen Takt mit der gewünschten Frequenz bereitzustellen also vielleicht ab 50 oder 100MHz.


Zitat :
Messe ich evtl nur die Resonanzfrequenz meines Oszi-Messkabels mit der Kapazität des Tastkopfes?
Sehr gut möglich.
Besonders das "kurze" Massekabel am Tastkopf hat einen fatalen Einfluss.
Falls du einen passenden Adapter für den Tastkopf hast, dann löte mal eine BNC-Buchse an die Platine und stecke den Tastkopf dort ein.


Zitat :
klingeln tritt alle 250nS auf (1/ 4MHz), entsteht also mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit durch die Impulsstromaufnahme des PIC
Ja, bekanntlich hat der PIC intern einen Teiler :4 und führt alle vier Takte eine Operation durch.


Zitat :
Shottky diode
Nun gönnt doch mal dem Walter Schottky seinen richtigen Namen!
Der Mann war Deutscher! http://de.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky

BID = 684440

QuirinO

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Zitat :
Nun gönnt doch mal dem Walter Schottky seinen richtigen Namen!
Der Mann war Deutscher! http://de.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky


WHOOPS---

Werd deine Tips morgen mal versuchen und dann Bericht erstatten...

BID = 684621

QuirinO

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Bei meinen Recherchen bin ich auf etwa 1nH induktivität pro Leiterbahn-millimeter gestossen, meine Leiterbahn ist etwa 25mm lang. Der grösste (die Kapazität bestimmende Kondensator am PIC ist etwa 1nF groß, bei einer einfachen Simulation bin ich auf folgende Kurve als Antwort auf einen Stromimpuls gekommen:
Würde grössen und Frequenzmässig ja gut passen, ich simuliere weiter, mal sehen ob ichs wegbekomm...

-> Zum Test mit dem Oszi bin ich leider nicht gekommen, ich habe kein passendes BNC-Kabel. Ich habe es mit diesen einfachen - Draht auf BNC - Adaptern versucht, dabei wurden die Impulse um einiges deutlicher und überhöhter sichtbar, was sagt uns das jetz, wenn es uns denn irgendwas sagt, ausser dass ich mir da Störungen auf 1m Draht eingefangen habe?

BID = 684623

QuirinO

Schreibmaschine



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Hui- vielleicht steigere ich mich da jetzt zu sehr in die Simulationsergebnisse rein, aber interessanterweise nähere ich mich dem gezeigten Oszillogramm immer mehr an, wenn einen 10n Kondensator mit großem Innenwiderständen Parallel schalte.

-Mir schwirrt jetzt folgendes durch den Kopf: Ich hab entweder einen falschen Typen aus der Bastelkiste gezogen (gibt es Kondensatoren mit solchen Widerständen?)

-Der Kondensator den ich schon aufgelötet habe hat eine kalte Lötstelle (Eine Seite ohne SMD-Pad auf der Massefläche) oder er ist überaltert... Sind Widerstände im 10-Ohm Bereich für solche Bauteile möglich?

-Was für Widerstände hat eine Kalte lötstelle, die nicht offensichtlich als solche zu erkennen ist im Durchschnitt? Sind dazu Angaben möglich?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 17 Apr 2010 23:33 ]

BID = 684663

Ltof

Inventar



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Zitat :
QuirinO hat am 16 Apr 2010 19:44 geschrieben :

...Woher kommt meine Störung?

Ist an Pin 17 der Systemtakt (1MHz)? Das abzuschalten, würde vermutlich nichts ändern, aber testen würde ich das trotzdem.

Vielleicht ist der PIC auch kaputt. Nimm mal einen neuen. Manche Typen reagieren verdammt empfindlich auf ESD oder Potentialunterschiede, andere überhaupt nicht und stecken üble Misshandlungen weg. Auf welchem Potential liegt Dein Brenner? Womit betreibst Du die Schaltung?

Zitat :

...Ist sie tolerierbar?

Schwer zu sagen. Du schaust anscheinend sehr genau hin.
Andererseits wundert mich das Signal schon. Spaßeshalber hatte ich mal beim EMV-Test eine kleine, batteriebetriebene PIC-Schaltung (4MHz intern) in die Kammer gelegt. Da war absolut nichts zu sehen. Dein Signal - falls wirklich vorhanden - müsste sich schon deutlich vom Rauschen abheben.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 684674

QuirinO

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Ich mach das übrigens auch nur "Spasseshalber" -

Der Takt an Pin 17 ist abgeschaltet, der Brenner ist beim Test abgeschaltet und abgeschlossen, momentan betreibe ich die Schaltung mit einem 3A Labornetzteil (zugegebenermassen eine 70 Euro version)- der Brenner ist nicht angeschlossen, wenn ich diese Messung mache.

Da das eine Batteriebetriebene Schaltung ist, habe ich im Design alle Widerstände schrittweise erhöht, ich benutzte inzwischen für MCLR, SDA und SCL 100k (!) Widerstände. - Die Schaltung läuft nicht mehr zuverlässig an, wenn der Brenner angeschlossen ist, ich vermute dass mir da Störungen auf MCLR rumgeistern, die meinen Pic ständig in den Reset treiben. Ohne Brenner läuft die Schaltung perfekt.

-> Ich werde heute mal an der echten Schaltung etwas rumexperimentieren und weiter Bericht erstatten.

-Anderen Stützkondensator
-Batterieversorgung
-Evtl noch die Messleitung zum Oszi variieren

Noch eine Frage zum Oszi Tastkopf - Ich benutze einen 1x / 10x 150 Mhz Tastkopf - Welchen Modus sollte ich beim Messen benutzen um das Eingangssignal möglichst wenig zu verfälschen?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 18 Apr 2010 10:55 ]

BID = 684712

QuirinO

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Und da isser wieder, der fröhliche Geschichtenerzähler...

Nachdem mich Perls aussage mit dem Massekabel stutzig gemacht hatte, ist mir aufgefallen, das ich mit dem Masseanschluss auf der Platine völlig sorglos umgegangen bin.

-Setze ich die Masse näher an den Messpunkt, so wird das Signal merklich kleiner.

Nach Einsetzten eines 5nF Kondensators auf der halben Strecke der Versorgungsleitung habe ich nun nurnoch diese mickrigen paar mV (siehe Anlage)



Und jetz wieder eine Frage meinerseits (ich trau mich schon garnicht mehr, weil ich inzwischen nicht mehr glaube das jemand mitliest

-Wo sollte ich die Masse des Oszis bei solchen Messungen anschliessen? Am Versorgungseingang? Möglichst nah am Messpunkt?

Ich werd mich wohl auch ein bisschen einlesen müssen ins thema Oszi-Messungen kann mir da jemand ein gutes Buch empfehlen?



[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 18 Apr 2010 14:44 ]

BID = 684768

QuirinO

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Zitat :
Nimm mal einen neuen.


-> Hatte vergessen darauf zu antworten
-Schwierig, müsste den SMD SO18 Pic tauschen, das macht meine Platine nicht lange mit fürchte ich. Denke auch nicht dass es an einem defekten PIC sondern an falscher Messmethode liegt.

Meine Grundlagenfragen stehen immer noch im Raum.
Danke fürs lesen und Gedanken machen

BID = 684773

perl

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Zitat :
Ich benutze einen 1x / 10x 150 Mhz Tastkopf - Welchen Modus sollte ich beim Messen benutzen um das Eingangssignal möglichst wenig zu verfälschen?
Nur den 10er Teiler.
Abblockkondensatoren müssen ganz nah am PIC sein, und wenn du keine BNC-Buchse hast, um eine ganz kurze Masseverbindung des Taskopfes herzustellen, kannst du auch eine Spirale aus ein paar Windungen Schaltdraht machen, in welche der Massekragen des Taskopfes stramm hineinpasst.


Zitat :
Denke auch nicht, dass es an einem defekten PIC sondern an falscher Messmethode liegt
Oder auch an schlechtem Layout.

_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 684794

QuirinO

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Zitat :
Oder auch an schlechtem Layout.

Davon gehe ich aus. Ich habe das nirgends gelernt und ich freue mich über jeden Tipp der mein Layout verbessert. Bei diesem Layout war ich froh, dass ich das alles auf einer 4x4 cm Platine untergebracht habe. wäre es besser die Stromversorgung nach Rechts, näher zum ICSP-Stecker zu verlegen? Das wäre auch etwa 2cm näher am PIC- Vdd Pin.



Zitat :
kannst du auch eine Spirale aus ein paar Windungen Schaltdraht machen,


Netter Tipp: Ergebnis der Messung die auf diese Weise Durchgeführt wurde ist im Anhang. -> Ich bin von anfänglich 180mV PP auf 30 mV PP runter, und das nur durch verändern der Messmethode und einsetzten eines zusätzlichen Kondensators.
-> Wer misst misst Mist... deshalb nochmal - Kennt jemand ein Buch zum Thema Oszilloskopmessungen / Messfehler /Störungen etc.
Ich will nicht jedesmal Perls Kopf bemühen :-P

BID = 685363

QuirinO

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Irgendwie scheint das Thema keiner zu mögen

Ich schubse hier trotzdem nochmal ganz frech nach Oben, weil noch ein Paar fragen zu allgemeinen Oszilloskop-Messungen / Buchtipps offen sind.

Das Versorgungsspannungsproblem wurde als Messfehler indentifiziert und behoben.

BID = 689484

QuirinO

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Da ich jetzt selbst über interessanten Lesestoff über Oszilloskoptastköpfe und deren Design gestolpert bin dachte ich, ich runde das Thema hier noch befriedigend ab und stelle den Link ein.
Auch das Design von breitbandigen Tastköpfen bis 350MHz wird hier erläutert.

Lesestoff zum Thema Oszilloskop Tastköpfe

BID = 689566

perl

Ehrenmitglied



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Zitat :
Da ich jetzt selbst über interessanten Lesestoff über Oszilloskoptastköpfe und deren Design gestolpert bin dachte ich, ich runde das Thema hier noch befriedigend ab und stelle den Link ein.
Gut gemacht, schöner Artikel!

P.S.:
Es gibt übrigens noch eine Alternative für wirklich breitbandige Messungen, die ich beim schnellen Überfliegen des Artikels nicht gesehen habe:
Schnelle Scopes haben oft die Möglichkeit dem 1M-Eingangswiderstand einen 50 Ohm Abschlusswiderstand parallel zu schalten.
Dann kann man eine dämpfungsarme 50 Ohm Koaxleitung verwenden und der Tastkopf besteht lediglich aus einem 4950 Ohm Widerstand. Ohne jegliche Kompensationstrimmer etc.
Das ergibt dann zwar einen 100:1 Teiler mit 5kOhm Eingangswiderstand, aber wenn man genug Eingangssignal hat, ist das durchaus akzeptabel. Schnelle Schaltungen sind ohnehin meist recht niederohmig.
Andere Teilerverhältnisse sind natürlich so auch möglich. Wichtig ist lediglich, dass die Impedanz der Leitung zum Abschlusswiderstand im Scope passt.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Mai 2010  0:33 ]


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