3.7V 폴리 배터리로 구동되는 RC 장치에 모터와 40KHz 소나가 포함되어 있습니다. 수중 음파 탐지기 센서의 전압이 증폭 된 다음 dc가됩니다. 모터는 2KHz PWM에 의해 구동됩니다.

모터가 꺼져 있으면 모든 것이 잘 작동합니다. 모터가 켜지면 VBAT에서 2kHz 0.5V 강하가 발생하며 모터에 대한 배선이 길어 제거하기가 어렵습니다. 2 선식 모터에 다이오드가 있습니다.

어쨌든, 큰 문제는 센서에서 2kHz 10mV 스파이크를 얻는다는 것입니다. 이로 인해 소나 판독 값을 분석 할 수없는 노이즈가 발생합니다. 신호 대 잡음비가 충분하지 않습니다.

모터가 꺼질 때 센서 소음 :

모터를 켤 때 센서 소음 :

모터 와이어의 게이지를 실제로 변경할 수 없으며 VBAT 드롭으로 인해 다른 문제가 발생하지 않습니다. 그런 소음을 피할 수있는 방법이 있습니까?

접지 계획을 고려하여 시작하겠습니다. 모터는 아마도 PWM에 의해 구동되고 전압을 빠르게 켜고 끄며 아마도 50kHz 일 것입니다. 이것은 때때로 모터에 전류가 흐르고 잠시 후 전류가 흐르지 않는 것을 의미합니다. 이로 인해 몇 가지 문제가 발생합니다.

전원 공급 장치 필터링

첫 번째 단계는 각 구성 요소 근처에서 배터리의 양극과 음극 사이에 커패시터 를 분리 하는 것입니다. 이들은 고주파 전류를위한 낮은 임피던스 경로를 제공합니다. 다시 말하면, 배터리에 닿지 않고 갑작스런 전류 요구를 채우기 위해 근처의 전원을 제공합니다.

접지

다음 회로를 고려하십시오.

여기서 저항 R1, R2 및 R3은 실제로 저항이 아니라 전선의 저항을 나타냅니다. 나는 소나 센서를 이상적인 전압 소스 V1로 모델링했으며, 증폭기를 나타 내기 위해 op-amp U1로 그려졌습니다. 실제 회로는 물론 더 복잡하지만 문제를 보여줍니다.

나쁜 경우를 고려하십시오 . 모터가 작동하면 R1 및 R2에 큰 전류가 흐릅니다. 옴의 법칙에 따르면 이러한 저항, 가장 크게 R2의 전압 강하가 발생합니다. 모터가 켜지면 V1의 "접지"가 U1의 "접지"와 크게 다릅니다. 이러한 차이는 U1에 의해 증폭됩니다.

모터를 GOOD 회로도 와 비슷하게 재정렬 하면 모터 전류로 인해 R1에 비해 전압 강하가 발생하지만 센서와 앰프에 동일하게 영향을 미치므로 그리 큰 문제는 아닙니다. R3이 여전히 엉망이 될 가능성이 있지만 현재는 작습니다.

에서 BEST 개략도, 우리는 역시이 문제를 피하기 위해 공통 포인트에 증폭기와 센서를 연결한다. 이것을 스타 그라운드 라고합니다 . 센서 및 증폭기 전류는 아마도 이것이 필요하지 않을 정도로 작을 수도 있지만 어쨌든 가지고 있습니다.

우리는 방금 배터리의 접지면을 고려했음을 기억하는 것이 중요하지만, 동일한 문제가 배터리의 다른면에도 동일하게 적용될 수 있습니다. 계몽은 전류가 흐르는 곳을 고려하고 전압을 측정하는 곳을 고려하여 그 전압에 대한 기준이 무엇인지 고려합니다.

유도 커플 링

다른 잡음원은 의도하지 않은 유도 결합 일 수 있습니다. 모터에 전류가 흐르면 루프에 전류가 흐릅니다. 이 루프의 전류는 자기장을 만듭니다. 이 필드는 PWM 드라이버에 의한 모터의 스위치 온 / 오프를 통해 커지거나 작아짐에 따라 회로의 다른 모든 와이어 는 유도 법칙에 따라 전압 변화를 경험하게됩니다 .

이 효과를 최소화하려면 부유 인덕턴스를 작게 유지하려고합니다. 실제 경로 전류가 배터리에서 모터의 구동 회로를 통해 모터로, 드라이버로, 다시 배터리로 흐르도록해야합니다. 이것은 루프를 만들 것입니다. 이 루프가 클수록 인덕턴스가 높아집니다. 접지와 양극 배터리 연결을 최대한 가깝게 유지하여 루프를 최대한 작게 만드십시오.

수중 음파 탐지기 센서에 대해서도 동일하게 수행하십시오. 또한 상호 인덕턴스가 더 강해 지므로 두 개의 서로 근접하거나 서로 평행하게 배치하지 마십시오.

이것이 문제를 해결하기에 불충분 한 것으로 판명되면 차동 증폭기 구축을 고려할 수 있습니다 . 나는 이러한 다른 변화들이 충분할 것으로 생각하고, 차동 증폭기 시스템을 적절히 설계하는 것은 그 자체의 문제를 일으킬만큼 복잡하기 때문에 자세히 설명하지 않을 것이다. 그러나 다른 문제가 해결되면, 잘 설계된 차동 증폭기는 잡음을 제거 할 수 있으므로 신경에 의해 생성 된 전기 자극과 같이 잡음에 묻힌 아주 작은 신호를 측정 할 수 있습니다.