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[参考译文] TRS3221E:V+引脚上的纹波噪声

Guru**** 2482105 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1436770/trs3221e-ripple-noise-on-v-pin

器件型号:TRS3221E

工具与软件:

我在设计中使用 TRS3221EIRGTR RS -232收发器、并注意到 V+电源轨上会出现明显的纹波噪声。 电源电压为5V、并且我在 Vcc 和接地之间放置了一个0.2µF 旁路电容器。 最初、我将0.1µF 电容器用于电荷泵、在这种设置下、我在 V+电源轨上观察到大约为1.5V 的纹波电压。 电容器放置在 PCB 底部、紧邻收发器的引脚、因此我认为不会存在布局问题。 在连接负载的 DOUT 引脚上观察 RS -232信号时、波形显示信号为高电平时的锯齿波形。

我在应用手册中查看了电荷泵功能、 RS -232收发器调节电荷泵电路的工作原理、根据文档中的公式2、我尝试通过调整电容器值来降低纹波。 我更改了电容器值 C1 = 0.1µF 和 C2、C3、C4 = 0.4µF、从而将纹波降低到大约500mV。 我还尝试按照文档中波形的建议、将值增加至 C1 = 0.1µF 和 C2、C3、C4 = 1µF、但纹波电压增加至大约650mV。

是否有其他建议或技术可进一步降低 V+电源轨上的纹波? 如果有任何见解、将不胜感激。

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    1.5V 电压过高。

    平均 V+电压是多少? 输出负载是多少? 是否有可能在某处发生短路?

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    尊敬的 Matt:

    您能否分享您的布局和原理图? 最好只显示一个 PDF 或电荷泵区域的图像。  

    为了获得最佳功能、应始终使用数据表中的电容器值。 否则、超出建议值的电容器将带来比所能解决的问题更多的问题。  

    如果使用了建议的值、您无需担心完整的电荷泵功能和电压电平。 除非有一个更关键的问题,如克莱门斯建议。  

    此致!

    Ethan

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    您好、Clemens 和 Ethan、

    5V 电压轨没有短路。 下面的屏幕截图显示旁路电容器上的5V 电压轨。

    此外、下面是在引脚 V+上观察到的纹波的屏幕截图。 在此测量中、C1、C2、C3和 C4均为0.1uF、纹波约为1.5V。

    为了减少纹波、我调整了电容器值: C1保持在0.1uF、而 C2、C3和 C4增加到0.4uF。 通过这种调整、纹波降低到大约500mV。

    这是我的原理图。  

     

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    DOUT 引脚连接了什么?

    V−电压是否正常?

    V+和  V−的绝对平均值是多少?

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    DOUT 引脚连接到 USB 转 RS232电缆的 RX 引脚。 我的计算机(terra Term)上的终端打开、并成功地接收到从收发器的 DOUT 引脚传输到电缆的数据。 我还使用其他 RS -232设备测试了 USB 转 RS232电缆、但 TX/RX 信号没有出现我之前所连接波形中观察到的峰峰值输出不一致。

    下面是一个屏幕截图、其中显示了在电容器 C4上测量的 V−轨、该电容器 C4位于收发器的 V−引脚正下方。

    V+电源轨的平均电压为6.35V、V−电源轨的平均电压为5.47V。

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    我意识到在我之前的文章中、我忘记了在 DOUT 引脚处附上数据的屏幕截图。

    下面的屏幕截图显示了通过收发器传输的数据(在 DOUT 引脚上进行测量)。

    这是收发器的 DIN 引脚上的数据。   

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    尊敬的 Matt:

    我们仅保证器件能在使用数据表中列出的电容值时完全正常工作。 但是、您可以尝试自定义电容器值、风险自负。 这里的关键部分是 C1与 C2、C3、C4之间的比率。 根据经验、比例应介于10:1至5:1之间、C1值较小、任何电容器都不应大于1uF。  

    对于您最近发布的 DOUT 图像、使用了什么电容器值? 如果在5V 时对 VCC 为5V 的 C1-C4使用0.1uF、则使用该电荷泵文章中的公式可以理解为什么峰值较高。

    我还想问一下、如果器件成功通信、为什么您会对电压纹波感到担忧?

    此致、

    Ethan  

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    RS -232接收器的阻抗约为5 kΩ。

    在所示的波形中、总线输出为负值、因此 V+和 V−都被加载。 (V−由 V+生成。) 高频纹波是 V−电荷泵。 低频纹波是 V+电荷泵、我不知道它为什么不以更高的频率开关。

    据我所见、您不是使用为5V 电源推荐的电容器值。 请检查纹波在正确值下的显示情况。

    如果要降低5V 电源上的纹波、则可以增大 VCC 引脚上的电容器。
    可以增加 V+和 V−引脚上的电容器以减少输出电源上的纹波、但它们加电所需的时间会更长。
    您不应更改飞跨电容器(C39、C43)的建议值/比率。 增大纹波将增加纹波、降低纹波频率。

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    感谢 Ethan 和 Clemens、

    我最初使用0.1uF 作为电荷泵、但观察到纹波远大于预期。 按照 TI 在应用手册和本 文档中的建议、我调整了电容。  具体而言、我更改了电容、使 C39 = 0.1uF、C43、C45和 C47 = 0.5uF。

    尽管发生了这些变化、我仍然会看到大约500mV 的纹波。 这还会影响 DOUT 引脚(上面发布)上的信号完整性。 这是因为我在3V3电源轨上使用的同一个收发器、但纹波要小得多。 即使根据应用手册调整5V 电源轨上收发器的电容器后、纹波仍然明显大于3V3电源轨上的纹波。

    我还可以尝试其他什么方法来减少纹波吗? 在使用应用手册中推荐的电容器时、了解预期的纹波将会有所帮助。

     谢谢你。

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    Matt、

    我重新阅读了你的第一篇文章,我意识到你把盖子放在了底层。 这意味着您有会引入不理想电感的过孔。 电荷泵电容器应始终位于顶层并尽可能靠近引脚。 否则、如果您仍然看到它会影响 DOUT、我仍然建议更改 C1-C4以匹配5V 的特定配置、从而更大限度地降低纹波。  

    此致、

    Ethan