Separación de USB en el diseño de RF

Question

Estoy diseñando un analizador de espectro de RF casero.

El control del analizador se realizará mediante USB que se convierte en UART utilizando un chip FTDI.

Mi preocupación es que se inyecte ruido (probablemente en modo común) desde el PC (USB/UART) y afecte a la SNR de mi analizador de espectro. Sé que los PCs son muy ruidosos.

Mi idea era utilizar alguna separación (probablemente un optoacoplador) para separar completamente el PC del analizador de espectro.

¿Alguien sabe si esto es necesario o no?

Answer 1

Definitivamente, yo aplicaría el aislamiento galvánico, por las razones que menciona Steven. Especialmente las corrientes de bucle de tierra pueden crear voltajes de compensación en todos sus circuitos.

Puede parecer lógico tener el aislamiento en el nivel UART, porque Rx y Tx son unidireccionales, pero también se puede tener el aislamiento en el USB. Si usted quiere ir de esa manera, no DIY esto, comprar un producto comercial :

Este es USB2 Full Speed y cuesta 34 EUR.

Answer 2

Aunque el ruido del PC puede ser un problema, se podría argumentar que añadir alguna forma de aislamiento galvánico ( Por ejemplo optoacoplador) es bueno por dos razones.

1. Aislamiento de la GND ruidosa y de los circuitos: Si el PC o su alimentación generan ruido, es probable que la tierra sea la forma en que dicho ruido se acople a los circuitos sensibles del analizador. El aislamiento limita este método de acoplamiento.
2. Bucle de tierra: Este es el más grande y si no se maneja adecuadamente puede llevar a problemas de comunicación para su interfaz UART. Si compartes la GND del PC y la inevitable GND externa que necesitarás para que tu fuente de alimentación silenciosa alimente los circuitos de tu analizador, habrá un bucle de tierra. Cuando esto sucede, ambos lados de la interfaz UART pueden terminar referenciando diferentes niveles de tensión porque un GND puede ser más alto o más bajo en potencial que el otro. El resultado puede llevar a una interfaz UART rota o intermitente ya que los niveles lógicos no se corresponden debido a la diferente referencia.

Te sugiero que implementes tu aislamiento galvánico usando algunos opto-acopladores en tu interfaz UART. Esto asegura que la GND de tu PC y la GND del analizador no estén conectadas. Como resultado no hay ruido ni bucle de tierra. Una vez hecho esto puedes implementar una fuente de alimentación muy limpia para tu analizador que se alimenta externamente ( es decir no de la fuente de alimentación del PC).