¿Para qué sirve un inductor de cuentas de ferrita en un circuito analógico de referencia de tensión?

Question

Estoy estudiando el circuito de referencia de tensión analógica descrito en el Nota de aplicación del AVR450 - Cargador de baterías de SLA, NiCd, NiMH y Li-Ion cuyo esquema es el siguiente (copiado de la página 38).

En la página 40, hay un esquema que muestra las conexiones de la MCU para el cargador en el que se utiliza el circuito de referencia analógico (imagen inferior). Marcado en rojo hay un componente (un BLM-21) cuyo símbolo parece un inductor, pero no estoy seguro de qué es exactamente.

Encontré en internet que parece ser un inductor de perlas de ferrita .

Mis preguntas son:

1. ¿Para qué sirve ese componente en el circuito mencionado? Me parece que puede ser parte de un filtro LC con C9. ¿Es eso?

2. ¿Qué pasa si lo omito?

Answer 1

Sí, es básicamente parte de un filtro de paso bajo L-C (o R-C para altas frecuencias) para la Vdd analógica en el chip (con C9). Las perlas de ferrita actúan como una resistencia muy baja (< 1 Ohm) para DC, inductores (varios uH) para bajas frecuencias de RF y actúan como resistencias (cientos de ohmios a 1K o más) para frecuencias en el rango de 100MHz.

Las cuentas de ferrita se especifican normalmente en ohmios en la región resistiva (frecuencia relativamente alta - normalmente 100MHz) donde tienen muchas pérdidas, pero tienen una región inductiva a frecuencias más bajas. Tenga en cuenta que con este tipo de circuito hay que tener cuidado de que el ruido inherente a la alimentación no resuene a alto Q con la ferrita y el condensador o la perla puede resultar realmente más ruido en el carril de alimentación. Se puede encontrar una buena referencia sobre las cuentas aquí . Este tipo de cosas puede causar todo tipo de problemas si el ruido de la SMPS está (o tiene un armónico) cerca de la resonancia y cambia con la carga o la tensión de entrada o la temperatura para entrar y salir de la resonancia.

Si simplemente lo omites, el chip no funcionará correctamente ya que no se suministrará energía a Avcc. Si lo sustituye por un cortocircuito, el chip funcionará con normalidad, sin embargo, es posible que vea un ruido algo mayor en las lecturas del ADC y posiblemente otros efectos sutiles en el rendimiento analógico.

R33 puede haber sido un pensamiento para permitir un cordón de ferrita en la tierra analógica (normalmente no es una buena idea) o puede ser utilizado como un empate de red para reforzar una conexión de un solo punto entre las redes de tierra analógicas y la tierra.

Answer 2

Las bolas de ferrita actúan como filtro de ruido de alta frecuencia. Las bolas se fabrican de tal manera que ciertos rangos de frecuencias (normalmente frecuencias muy altas) excitan el flujo de corriente dentro de la bola y, en última instancia, se disipan en forma de calor, robando efectivamente la energía del ruido en esas frecuencias. Los núcleos de ferrita son los que se ven en la mayoría de los cables conectados al ordenador y al televisor. Son cilindros huecos que envuelven el exterior del cable para suprimir el ruido.

La cuenta de ferrita de su circuito está contenida en un chip y puesta en serie con la línea, actuando más bien como un inductor. Pero los fabricantes no suelen dar un valor de inductancia equivalente en Henrios. En su lugar, proporcionan una tabla que muestra la impedancia equivalente de la perla a varias frecuencias.

Por ejemplo, las cuentas de ferrita de la serie BLM-21 en su circuito tienen un gráfico de impedancia frente a la frecuencia que se parece a esto:

Puede elegir una de estas cuentas si espera experimentar EMI entre 20MHz y 1GHz.

El autor de ese circuito quería claramente minimizar el ruido en los circuitos analógicos de la MCU. Quitar el cordón de ferrita (y poner en cortocircuito AVCC con VCC) puede o no causar imprecisiones en los periféricos analógicos, dependiendo de si el ruido en esas frecuencias es prevalente.