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[参考译文] TIDA-060030:低通滤波的 RC 值

Guru**** 633805 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-060030, TMS320F28035, MSP430F5529, DRV8343-Q1
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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/923328/tida-060030-rc-values-for-low-pass-filtering

器件型号:TIDA-060030
主题中讨论的其他器件: MSP430F5529DRV8343-Q1TMS320F28035

您好!

我对 TIDA-060030板中使用的 TMS320F28035 MCU 低通滤波的 RC 值有疑问。 电流检测引脚 Isen_A、Isen_B、Isen_C 使用 R=56欧姆和 C=2200pF、这会导致极快的时间常数、大约120ns。 我查看 TMS320F28035的数据表、在表3-1中、ADC 转换时间为217ns。 假设误差为1%、则 RC 的5倍等于600ns、这大于217ns 的 ADC 转换时间。 我想知道、在这个 EVM 电路板设计中、2200pF 的 C 是否过大。 请提供建议。

另一个问题是 TIDA-060030设计尝试滤除的频率是多少? 对于45KHz PWM、在我看来、高于45KHz 的频率应该被过滤掉。 如果是这种情况、RC 应该大约为1/(5*f_SW)= 4.5us。 从这个角度来看、R 和 C 都应该更大。 我的理解是、C 值应大于 MCU 内部的 C_sample、以便 C_sample 可以充满电。 MCU 是否具有最大 RC 值限制? 如果是、是什么?

因此,我感到困惑。 感谢您深入了解 ADC 的 RC 滤波器设计。

谢谢、

John

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    尊敬的 John:

    感谢您发帖给 MD 论坛!

    根据 DRV8343-Q1 EVM 原理图使用了用于 RC 滤波器的值(R = 56欧姆且 C = 2200pF)。 在 TIDA-060030参考设计中、SOx 反馈信号路由回 MCU、但我们没有开发固件来测试参考设计中的电流反馈、因为它已用于具有 MSP430F5529 MCU 的 DRV8343-Q1 EVM。  

    让我与我的团队一起讨论这些滤波值如何影响 ADC 转换时间。 我将在本周结束前再次与您进行讨论。

    此参考设计使用20kHz 的 PWM 频率。 滤波的频率应约为1.3MHz、以滤除 SOx 信号中的任何高频噪声。  

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    尊敬的 John:

    为了提供一些背景信息、TIDA-060030参考设计专为驱动电磁阀负载而设计。 使用外部 MCU (TMS320F28035)是因为它采用小型封装、使用的引脚数量更少、并且 C2000使用 ePWM 模块向 DRV8343-Q1提供输入控制信号。 虽然电流反馈被路由回 TMS320F28035的 ADC 引脚、但是这个设计中从未开发过用于电流反馈的固件、这是因为它的目标应用不需要此固件。  

    在确定滤波值与 ADC 转换时间的关系时、这超出了我们业务部门的范围、因为我们不是滤波和 ADC 转换时间方面的专家。 我可以继续向 C2000团队提出这一问题、以便提供更具洞察力的答案。


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    您好、Aaron、

    非常感谢您的快速回复。 如果您能将这些问题转发给 C2000团队、我将不胜感激。 MCU 的 RC 滤波是一个困难的主题。

    谢谢、祝您度过美好的周末、

    John

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    尊敬的 John:

    在确定稳定时间方面、请使用 F2838x TRM 提供的以下指南来确定稳定时间(使用针对输入模型的 F28035值)。   

    通常、直接在 ADC 引脚上设置的 RC 并不主要用于滤波目的。 C 的主要用途是使采样开关关闭时的浪涌电流导致 ADC 输入稳定、从而防止驱动运算放大器发生转换。  通常、20 x 通道足以满足此目的。  R 的主要用途是使驱动运算放大器保持稳定、通常20-80欧姆就足够了。  

    如果需要一些轻 LP 滤波、可以稍微增大这些 RC 值以滤除高频噪声。  如果需要真正的抗混叠滤波器、则需要将其内置到信号路径的一个级中、而不是 ADC 驱动级中、因为将足够大的 RC 设置为抗混叠会导致稳定速度比所需速度慢得多。   

    或者、如果不使用运算放大器、则可以使用输入设计的"电荷共享"方法、在这种情况下、C 设置为一个非常大的值(导致一个非常短的 S+H 时间、但对采样率有一个限制)。

    有关该主题的更详尽的介绍、请参阅 https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs-introduction-sar-adc-front-end-component-selection 和后续视频。   

        

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    您好 Devin、

    非常感谢您提供如此深刻的解释和信息链接。 我阅读了这些材料并观看了视频。 它们都很好。

    关于 C_FILTER 和 R_FILTER 选择、我仍然想知道为什么选择的 DRV8343-Q1 EVM 中的 C_FILTER 这么大。 根据您的建议以及视频中描述的计算方法、C_FILTER 应为 C_HOLD 的20倍。 图 您所附 TMS320数据表的6-20显示 C_h = 1.6pF 和 C_p = 5pF。 因此、C_FILTER = 20 *(1.6 + 5)= 132pF。 最大 C_FILTER = 30 *(1.6 + 5)= 198pF。 但是、DRV8343-Q1 EVM 以及其他 TIDA 参考设计中选择了2200pF 的 C_filter。 您能否告知是否存在错误或其他注意事项? 是否最好将 C_filter 从2200pF 更改为110pF? 110pF 的小型 C_filter 是否有缺点?

    再次感谢您的帮助、

    John

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    尊敬的 John:

    我只能从 ADC 的角度讲。   

    从 ADC 趋稳速度的角度来看、与~220pF 的最佳较小值相比、使用2200pF 没有任何优势。  较小的值将提供更快的趋稳时间。

    但是、外部 RC 仍然提供一些 LP 滤波、因此56pF + 2200pF = 1.3MHz 截止频率与56pF + 220pF = 13MHz 截止频率之间的关系。  如果在此驱动级之前没有专用滤波器级、这可能会有所帮助、尤其是在 ADC 转换时间增加对系统不会造成太大影响的情况下。  

    您可能需要通过这种实验来确定性能是否受到输入趋稳或噪声或 ADC 延迟的限制。  在您自己的设计中、如果将最大性能作为唯一的考虑因素、则可以使用运算放大器滤波级(或级)和运算放大器驱动级获得出色的滤波和快速稳定至完整的12位分辨率、但这显然需要额外的 BOM 成本和 PCB 面积。    

       

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    您好 Devin、

    非常感谢您花时间和专业知识回答我的问题。 您的回答非常深刻。

    谢谢、此致、

    John