¿Qué está causando esta ondulación de alta frecuencia en la salida de mi LM317?

Question

Estoy usando un LM317T para regular 5 V a 3,38 V para un microcontrolador. R1 es de 330 ohmios y R2 es de 560 ohmios. No hay ningún condensador de entrada y el condensador de salida es de 470 µF 25V, porque tenía ese valor en un paquete de 50. El microcontrolador consume al menos 50 mA, así que estoy bastante seguro de que cumplo las especificaciones de carga mínima. El regulador está siendo alimentado desde un ordenador SMPS Pero la última vez tuve una configuración muy parecida funcionando con una SMPS sin problemas.

Aquí tienes una traza de un pin de E/S para que veas lo que quiero decir:

La ondulación es de unos 60 mV _p-p pero como puedes ver también ocurre cuando el pin está bajo. Me preocupa que pueda afectar al propio microcontrolador (por ejemplo, hacerlo inestable.)

Lo que más me preocupa son esas grandes ráfagas de ruido que se producen de forma aparentemente aleatoria unas 100 veces por segundo:

Resulta que este ruido proviene de mis adaptadores de red de línea eléctrica se está filtrando de la línea de alimentación a la SMPS del ordenador y a la salida de 5 V.

Answer 1

Asegúrate de que hay un pequeño condensador cerámico de desacoplamiento en la(s) patilla(s) de alimentación del microcontrolador. Algo de 100nF - 1uF debería estar bien. (El 470uF no puede lidiar muy bien con el ruido HF).

¿Cómo es la conexión a tierra en el lado del microcontrolador? ¿Hay un plano de tierra grande?

¿El retorno del circuito está referenciado a tierra? ¿Está conectado el osciloscopio a la misma toma de tierra?

Si no tienes un clip de resorte para la tierra, y no te importa abusar de una sonda, puedes soldar trozos cortos de cable sólido desde el carril de alimentación a la punta de la sonda y el anillo de tierra (debajo de la punta de la sonda) que reducirá drásticamente la captación de ruido CM.

En general, la mayoría de las mediciones de rizado en el mundo de la potencia de conmutación se realizan con sondas cortas (o coaxial directa) con 100nF y 10uF de cerámica / tantalio tapas de derivación de la sonda y el conjunto alcance @ 20MHz límite de ancho de banda. (Ruido CM <> PARD)

Answer 2

La onda expansiva podría proceder de varias fuentes. Es un poco difícil de distinguir en la foto, pero parece que la ondulación se produce a 100 kHz. ¿Hay algo en tu circuito que funcione a esa frecuencia? Si algo está conmutando a esa frecuencia, lo más probable es que sea la fuente y tendrás que encontrar alguna manera de aislarlo de la fuente de alimentación.

Pero antes, comprueba que la masa del osciloscopio no capta el ruido. Podría estar recogiendo el ruido de dos maneras. Asegúrese de que está conectada a un punto de referencia razonable para que no haya impedancia común que pueda estar acoplando el ruido. En segundo lugar, retire el cable de tierra y utilice una pinza de muelle para asegurarse de que no se acopla ninguna inductancia mutua a la sonda.

Si no hay una frecuencia de 100 kHz en tu circuito y tienes una fuente de alimentación de banco, prueba a hacer funcionar el circuito con ella para eliminar cualquier influencia de la fuente conmutada. También puedes comprobar la derivación de tu LM317. Estos suelen requerir desacoplamiento de entrada. (La hoja de datos sugiere un desacoplamiento de entrada si está a más de 6 pulgadas de la fuente de alimentación).

Answer 3

El 317 tiene una caída de tensión bastante grande (Vin-Vout). A temperatura ambiente, es de al menos 1,5 V con cargas ligeras (20 mA), aumentando hasta 2,5 V con cargas mayores (aproximadamente dos caídas de diodo). Lo que puede ocurrir es que el uC consuma una corriente mayor de vez en cuando, el regulador no puede mantener 3,3 V con tan poco como 5 V en su entrada y se sale de la regulación, causando lo que parece ruido.

Pruebe a utilizar un regulador de baja caída (Vin-Vout < 0,7 V) en lugar del 317, o pruebe a aumentar la tensión de entrada.

Answer 4

Ruido cuando la salida es baja...para mi, eso implica rebote a tierra. Pero nada en su declaración implica nada que pueda causar ese tipo de rebote de tierra.

¿Está tomando suficiente carga de la alimentación ATX? Tienen requisitos mínimos de carga.

Answer 5

Acabo de volver a mirar tus oscilogramas, y hay un detalle que puede apuntar hacia tu problema: El rizado parece ser igual de malo cuando la salida del uC es baja. Si fuera el 317, esperaría que el problema fuera peor con un voltaje de salida alto, y tal vez incluso casi invisible con una salida en estado bajo. Trata de rastrear el problema desde ahí, considerando tanto el carril VCC como el carril GND.