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[参考译文] CD74HC4067:CD74HC4067SM96 的输出滤波器设计

Guru**** 2905430 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/switches-multiplexers-group/switches-multiplexers/f/switches-multiplexers-forum/1645761/cd74hc4067-output-filter-deisgn-for-the-cd74hc4067sm96

器件型号: CD74HC4067

你(们)好

我在 BMS 电路板中使用 CD74HC4067SM96 多路复用器。 多路复用器输出(引脚 1)通过低通滤波器 (R = 10kΩ、C = 100nF) 直接连接到微控制器的 ADC 通道。

我目前在观察到输出引脚(引脚 1)上的信号失真。 根据此配置、解决此失真的推荐 RC 滤波器值是多少?

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    尊敬的 Arjun:

    我可以检查一下原理图吗?

    在低通滤波器之前和之后是否也有示波器屏幕截图? 频率将是计算正确 RC 滤波器值的决定性因素。

    谢谢您、
    Arya

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    下面附上了我的电路

    系统设置和测试

    • 信号输入: 系统在通道 1 (2V) 和通道 2 (0V) 之间持续切换

    • 波形观察结果: 在所连接的示波器捕获中、蓝色迹线直接在多路复用器输出引脚处表示信号、而黄色迹线显示信号通过 RC 滤波器后。

    • 初始滤波器值: 测试的第一个 RC 滤波器使用 10kΩ 电阻器和 100nF 电容器。

    数据表合规性: 由于多路复用器数据表定义了负载电容介于 15pF 和 50pF 之间时 的传播延迟和开关特性、因此使用 10kΩ 电阻器和 33pF 电容器运行了第二项测试以匹配这些条件。 结果低于(已达到预期结果)

    磁芯问题(信号衰减)

    • RC 滤波器的输出直接馈入微控制器的 ADC。

    • ADC 具有相对较低的输入阻抗、约为 100kΩ

    • RC 滤波器的 10kΩ 串联电阻和 100kΩ ADC 输入阻抗构成意外的分压器。

    • 该分压器会产生一个压降、从而导致在 ADC 读取原始信号之前原始信号出现可测量的损失。

    提出以供解决的问题

    • 为了防止出现此信号损失、同时仍对多路复用器输出进行适当滤波、建议的 R 和 C 值是多少?

    • 或者、这种情况下是否甚至需要 RC 滤波器、或者是否可以安全地将其移除?

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    尊敬的 Arjun:

    如果您不希望出现任何高频问题、从技术上讲、您将不需要 RC 滤波器。 对于低通滤波器、电阻器通常是串联的、因此实际上只是对开关的 Ron 的补充、因此可以将轻微压降考虑在内。  

    我建议出于测试目的移除 RC 滤波器、并查看 移除它是否没有问题。

    谢谢您、
    Arya

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    背景: 我的多路复用器和微控制器在 PCB 上相隔很远。 为了防止沿长布线拾取噪声、我需要在微控制器的 ADC 输入引脚上直接添加一个 RC 低通滤波器。

    问题:

    1. 建议的 R 和 C 值是多少?

    2. 我当前使用的是 R = 10kΩ 和 C = 100nF、但这会导致多路复用器输出端出现信号失真。 为什么这一特定组合会导致输出 (MUX OUT) 失真?

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    尊敬的 Arjun:

    如果方波进入多路复用器、您能否直接在多路复用器的输出上、在 RC 滤波器之前提供示波器屏幕截图?  

    谢谢您、
    Arya  

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    尊敬的 Arjun:  

    电容器将是我要更改该值的组件:这取决于所使用的频率。 能否分享进入器件的频率?

    谢谢您、
    Arya  

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    蓝色表示两个波形中多路复用器的 OUT 引脚。 黄色表示过滤器后。 希望这澄清了您的问题

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    多路复用器 (MUX) 的输入信号来自热敏电阻。 由于这些信号随温度动态变化、因此它们不具有固定频率。

    我们在电路中添加了一个 100nF 电容器作为低通滤波器、以降低噪声。 但是、引入该电容器会导致蓝色波形上出现明显的失真(舍入/滞后)。

    核心顾虑和问题

    1. 根本原因: 为什么 100nF 电容器会导致这个特定的波形失真?

    2. 滤波器建议: 在不降低噪声而不降低或失真热敏电阻信号完整性的情况下、理想的滤波器配置或元件选择是什么?

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    尊敬的 Arjun:
     
    对于电容器、 ADC 是否具有会受电容增加影响的高寄生电容? 多路复用器有一个低 Con、不应影响 100nF。  

    您提到过使用 10K 电阻器的 33pF 电容器已实现了预期结果。 如果获得结果、是否有理由不能使用此 RC 设计?


    谢谢您、
    Arya

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    之所以选择 33pF 电容器、是因为 TI 的特性数据指定的负载范围为 15pF 和 50pF。 因为 33pF 正好处于此建议窗口内。 我的问题是 TI 建议使用任何电容值

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    尊敬的 Arjun:

    是、该文件用于传播延迟测试目的、如下所示:
     
    您可以在此处使用电容器值:  

    通常、任何 RC 设计都将基于应用和未知频率。 以下是具有 10k Ω 时 33pF 的截止频率:
    2pi*330x10^–9 = 2.07x10^–6

    1/2.07x10^–6 =~480kHz  

    因此、使用 33pF 时、截止频率约为 480kHz。 因此、在您的应用中、需要根据您希望通过的截止频率来调整电容。

    谢谢您、
    Arya