¿Cómo filtrar el ruido del suelo?

Question

Tengo un escenario de aplicación de audio aquí. La idea es alimentar un dispositivo (que luego produce sonido) con USB.

Desgraciadamente, tengo estática masiva y lo que suena como ruido rosa (browniano) en GND. También tengo una gran cantidad de estática y otros artefactos en el plomo +5V, pero pensé que puedo utilizar un regulador de voltaje de baja caída para obtener un agradable y suave +3V fuera de él.

Pero, ¿cómo puedo filtrar el GND?

En este momento, estaba experimentando con todo tipo de filtros de paso bajo y paso alto, construidos con tapones y resistencias. Los tapones, sin embargo, introducen artefactos por sí mismos, es como dos pasos adelante, un paso atrás.

Answer 1

No filtras tierra. "Tierra" es la tensión de referencia a la que se miden todas las demás tensiones, por lo que no tiene ruido por definición. (Hay casos en los sistemas distribuidos en los que no está claro qué es exactamente "tierra", pero ese es otro tema)

La alimentación por USB puede ser ciertamente ruidosa. Definitivamente querrás filtrarla antes de que alimente los circuitos de audio, ya que el audio generalmente requiere una alta relación señal/ruido. Un simple LDO para generar 3V probablemente no sea suficiente. El LDO reducirá parte del ruido, pero una parte será demasiado alta para que sus circuitos activos puedan tratarla adecuadamente. Necesitas poner algún filtro de paso bajo antes del LDO. Este filtro necesita eliminar las frecuencias que el LDO no puede manejar adecuadamente.

Yo empezaría con dos inductores de chip de ferrita en serie y un tapón de 20 µF a tierra después de cada uno. Entonces conecta la entrada del LDO a eso, y la salida debería ser bastante limpia. También puedes filtrar los 5V y usarlos directamente para alimentar el circuito de audio. Un nivel de salida de audio típico es de alrededor de 1 V, pero necesitas espacio para picos más altos. Incluso un suministro de 5V no deja mucho espacio para la cabeza.

Answer 2

La tierra no puede tener ruido, es limpia por definición, como dice Olin. Supongamos que quieres filtrar su "ruido" con un condensador, ¿a qué otro nodo conectarías el condensador? ¿A Vcc? Entonces estás filtrando el ruido de Vcc, no el de tierra.

Answer 3

El ruido de la alimentación USB proviene principalmente de la estación de alimentación barata que alimenta su placa base. Hay muchas maneras de recortar ese ruido: (1) Comprobando que su centralita tiene cable de tierra, comprobando que la tierra de su casa es una tierra real, comprobando que su centralita tiene un punto medio conectado a tierra.

(2) A continuación, podría ser una buena idea cambiar su estación de energía barata por una verdadera estación de energía hecha con un transformador de tensión. Las centrales modernas de basura china están hechas de conversiones de tipo ferrita para las altas frecuencias, por lo que incluso utilizando tal alimentación estás básicamente perdiendo todas las oportunidades de alimentar la producción de audio - todos los micrófonos cogerán esa basura de alta frecuencia.

En primer lugar, hay que utilizar transformadores de bajada para obtener los adecuados +12, +5, 0 y demás para alimentar la placa base. Nuestras estaciones de alimentación modernas engañan con eso para ahorrar un dólar, todas tienen salidas de basura que le costarán cientos de dólares a continuación.