Никогда бы не подумал, что влияние шумов резистора можно легко учесть при расчете усилителей на ОУ.

О том, что сопротивление резистора обладает "тепловым шумом" нам рассказывали в универе и для его расчета использовалась какая-то сложная формула, содержащая интеграл и еще несколько непонятных символов.
Хорошая новость в том, что об электронщиках позаботились другие люди и сделали калькуляторы, благодаря которым можно учесть этот фактор при разработке своих прецизионных схем на ОУ.


Для примера возьмем инвертирующий усилитель. Итак, вот что нужно с делать:

1. Посчитать эквивалентное сопротивления Rin и Rfb. Это делается по формуле параллельных резисторов. Для 1к и 100к будет 0.99к
2. (Самый сложный шаг) Находим и скачиваем калькулятор, например этот с сайта TI.com
3. В разделе Noise - Thermal Noise указываем значением эквивалентного сопротивления, окружающей среды и диапазона частот в котором мы рассчитываем использовать наш усилитель.
4. Берем значение en, которое указано в корень из герц
5. Находим значение Input Voltage Noise Density в даташите на ОУ
6. Суммируем значение теплового шума и внутреннего шума ОУ по известной формуле сложения шумов.
7. Полученное значение умножаем на корень из bandwidth (наш диапазон частот, в котором мы работаем)
8. Домножаем это дело на 6 и получаем значение выходного шума в значении peak-to-peak Voltage.

Карьеру HW разработчика можно разделить на три этапа...

1. Сначала ты не знаешь в принципе о существовании ферритовых бусин, ведь в университете о них не упоминают вообще.
2. Потом используешь в каждом преобразователе питания, на каждой группе power пинов и еще в каких-нибудь местах просто на всякий случай, ведь она "фильтрует высокочастотный шум".
3. А потом узнаешь, что бусина начинает работать после 100МГц или даже в районе 1ГГц, а на низких частотах она вообще является катушкой индуктивности, которая может войти в резонанс и на какой-нибудь частоте усилять шум, вместо того, чтобы его подавлять.

Поэтому, если не хочется считать все эти частоты, резонансы, импедансы, просто ставлю 0 Ом, чтоб было проще дебажить, а при необходимости и бусину поставить.
Но бусину ставить вряд ли придется, поэтому остается только удобство дебага. Отцепить мироксхему от источника питания, ну или отцепить всю шину питания от микросхем.

Маленькая ошибка, на которую я напоролся дважды.

Был на плате DC-DC конвертер, который должен включаться только при определенном стечении обстоятельств.
Что это за обстоятельства и какое их стечение должно запускать работу питания - определяли всякие микросхемы логики.
По итогу, одна из таких микросхем выдавала логическую 1 или 0 на nSHDN пин конвертера и он должен был, соответственно, работать или не работать.

Но на практике, вместо ожидаемых 3.3V на сигнале RUN я увидел что-то около 4.7V или 5.2V.
Точное значение уже забыл, но запомнилось, что во-первых напряжение было не круглым.
А во-вторых, что на плате кроме питаний 3.3V и 42V больше ничего и не было.

В тот день, после нескольких часов тыканья с осциллографом и консультаций со своим ментором, я узнал, что довольно часто всякие Enable, shutdown и прочие пины, отвечающие за разрешение или запрещение работы DC-DC имеют внутреннюю подтяжку ко входному питанию.
Это может быть не обозначено на основной блок-диаграмме микросхемы, но где-то в даташите будет предательская строчка

"pin is a high voltage tolerant input with an internal pull up circuit. The device can be enabled even if the SHDN pin is floating"

В моем случае получилось следующее:
1. Выход микросхемы логики был open-drain;
2. Напряжение со входа подтягивалось через пин SHDN на сигнал RUN;
3. По сигналу RUN напряжение приходило на этот самый несчастный open-drain;
4. Но судя по всему срабатывала внутренняя защита вывода и она обрезала напряжение на какие-то приемлемые плюс-минус 5В.

Не прошло и полугода, как я снова разрабатывая что-то подобное, повторил аналогичную ошибку, но уже с другими микросхемами. Было обидно, но зато теперь привык всегда проверять, что из себя представляет shutdown/enable и как его лучше подключать.

Интересная статья на Хабре об опторазвязке.
С оптронами я сталкивался пару раз, когда задача была просто гальванически изолировано что-то включить/выключить раз в сто лет.

Тогда я конечно познакомился с коэффициентом передачи тока (CTR), но не так близко, как автор статьи. Обо всех этих подводных камнях с разбросом и расчетом я и не догадывался.

#пятничное , как говорится

Очень часто после прослушивания подкастов Альтиума, несмотря на интересных гостей, в голове не остается ничего полезного или интересного. Вроде говорили, говорили, но то ли мне не хватает уровня владения английским, то ли подкаст рассчитан на "сеньоров-помидоров", то ли действительно зачастую это просто болтовня обо всём и ни о чём, только на тему электроники.

Подкаст про ЭМИ/ЭМС я слушал очень внимательно. Не скажу, что получил много инсайдов, но смог сделать небольшую выжимку интересных моментов:

1. Если вы думаете, что купили "пре-сертифицированный" на ЭМС модуль, сделали из него (или из нескольких таких модулей) своё устройство и можете спать спокойно, то вы ошибаетесь. В документации на такие модули нет никакой информации о том, с какими результатами модуль прошел сертификацию. Есть только "да" или "нет". Некоторые дешевые сертифицированные модули, в целях экономии, могут уменьшать свои фильтры ровно настолько, чтобы пройти сертификацию без какого-либо запаса. Это значит, что если в вашей системе есть резонансы (а они есть везде), то вы можете стать тем "счастливчиком", у которого эти резонансы совпадут с одной из гармоник, и тест будет провален.

2. Иногда проблема с ЭМС возникает не столько из-за самой платы, сколько из-за того, что эта плата как-то где-то подключена через какой-то кабель, определенным образом закреплена в каком-то корпусе винтами, покрытие где-то металлическое, где-то с краской. Всё это в совокупности может вызвать неприятный результат.

3. Самые популярные причины ЭМС неполадок, которые гость находит у клиентов: разделение земель, большое количество рандомно поставленных ферритовых бусин, неудачная стыковка нескольких плат.

4. Он рассказал про интересный случай, когда нарушение ЭМС было вызвано алюминием. Алюминий может окисляться, а окисел оказывается непроводящим. Соответственно, если где-то есть контакт двух алюминиевых деталей ( двух пластин, винта и корпуса, ну и т.п.), проводимость может быть нарушена.

5. У него есть e-mail рассылка(sic!), в которой он раз в неделю пишет короткие истории об ЭМИ/ЭМС.
Бедные европейцы, не знающие, что такое телеграм-каналы :(
Первое письмо я уже получил и оно действительно оказалось легким и интересным.

В прошлом посте я упоминал, что уже получил первое письмо по e-mail рассылке от EMI-Buster и хочу поделиться переводом его краткого содержания.
Был у него случай, когда устройство не прошло тесты на ESD, несмотря на наличие защиты от электростатического разряда.

Защищать нужно было интерфейс с максимальным напряжением 45 В.
Для этого был выбран защитный компонент EZAEG3W11AV с номинальным напряжением 50 В.
В целом, всё по классике: мы смотрим на максимальное напряжение защищаемой линии, берём TVS-диод с номиналом чуть больше, и дело в шляпе.

Но в этом случае каждый ESD-разряд, несмотря ни на что, уничтожал микросхему.

Полезли в даташит, чтобы посмотреть не номинальное напряжение, а напряжение пробоя (V breakdown) — то самое напряжение, после которого диод начинает открываться, а значит, и подавлять ESD-разряд.
Но в даташите не оказалось информации об этом напряжении!
Есть информация о каком-то Peak Voltage (wtf?), а обо всех остальных параметрах — ни слова.

Ответы на вопросы дало описание внутренней структуры (на фото ниже) в том самом даташите: «Внутренние электроды», «изолирующая керамика», «Область разряда (полая внутри)».
ПОЛАЯ ВНУТРИ???
Так это вовсе не диод, хотя в даташите в качестве символа нарисован именно он.
Это, мать его, искровой разрядник в корпусе 0603! Который, видимо, затесался рядом с TVS-диодами где-то в фильтрах дистрибьютора.

У разрядника другой принцип работы, другая область применения и к моменту, когда он начинает срабатывать, микросхема уже умирает.
Короче говоря, полное фиаско.

Самое забавное, что всё это можно было бы предотвратить, просто внимательно прочитав даташит.

Хотя признаюсь, такой подставы обычно не ожидаешь. Если в даташите нарисован диод — значит, это диод. Если написано 50 В, значит, после 50 В он начинает ограничивать напряжение.
Это же обычный диод! 🤡Что там ещё читать? 🤡Только время тратить!🤡