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Cohabitation numérique/analogique: choisir ses selfs afin d'isoler les alimentations.

  • 12 réponses
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  • 973 vues
  • 6 followers
Sujet de la discussion Cohabitation numérique/analogique: choisir ses selfs afin d'isoler les alimentations.
Salut à tous.

je reviens depuis quelques jours sur un projet électronique que j'avais laissé en plan.
Il s'agit d'un synthétiseur hybride numérique/analogique conçu autour d'une Arduino Due et de circuits de ma conception.

L'alimentation est un transfo externe 12V que je convertis en 5V et 9V grâce à des 7805 et 7809.

Le problème quand on fait cohabiter circuits numériques et analogiques c'est la pollution qu'induisent les premiers sur les seconds.
On m'avait donc conseillé d'utiliser des selfs pour "isoler" les alimentations et ainsi éviter la pollution numérique... je m'étais donc procuré des selfs et ça marchait bien. Cependant le vendeur à l'époque m'avait donné des valeurs au jugé sans trop m'expliquer.

Dans ce type d'utilisation comment choisir ses selfs? vers quelles références se tourner? Quelles sont les grandeurs à prendre en compte?

Merci de vos conseils parce que c'est le flou absolu là... :)

2
Sans schéma, c'est dur de te répondre.
Tu veux dire que tu mets un filtre LC sur chaque rail?
Si c'es le cas, tu calcules le point de coupure avec la formule suivante:

f = 1 / (2 * pi * sqrt(LC))
Le bruit du côté numérique provient surtout des clocks, dont tu connais la fréquence, ce qui te permet de dimensionner ton filtre.

Une manière de séparer les deux domaines est d'avoir un plan de masse pour l'analogique et un autre pour le numérique et de router ton PCB pour minimiser le couplage entre les deux.
Vu qu'ils doivent quand même tous deux avoir la même référence, tu les connectes, éventuellement avec une ferrite plutôt qu'un jumper, en un seul point, le plus proche possible de l'alim (dans ton cas au niveau des pins GND de tes deux régulateurs).
J'ai fait un circuit avec un DSP et un front end analogique il ya quelques années et séparer les plans de masse a suffi, pas de LC dans le filtrage des rails d'alim (+12V/-12V et +5V analogique, +5V et +3V3 numérique, deux régulateurs différents pour les deux rails +5V).

Tu parlse d'arduino, tu as du monter ton circuit sur breadboard, non?
As-tu mesuré du bruit dont tu veux te débarrasser ou alors est-ce que tu cherches à prévenir un problème éventuel?

Resistance is not futile... it's voltage divided by current

[ Dernière édition du message le 31/07/2018 à 22:14:52 ]

3

Se sont des selfs de choc? chimimic en parle un peu ici: https://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_self.html.

S'il n'y a pas de solution, c'est qu'il n'y a pas de problème.

4
Quelques détails:

les-mains-dans-le-cambouis-2313759.jpg
En cours de construction...photo non contractuelle.


1 - Carte mère numérique alimentée en 5V:
Au premier plan la carte mère avec un écran LCD rétroéclairé, les boutons sont aussi rétro-éclairés.. donc ça consomme un peu. Toute l'interface fonctionne et synthétise du son, il ne me reste plus qu'à monter les potentiomètres

2- Une Arduino Due vient s'encastrer sous la carte mère.Elle est alimentée en 9V voire en 5V. Elle intègre son propre régulateur de 3,3V utilisé pour le microcontrôleur et les potentiomètres.

2 - Carte DAC alimentée en 5V
J'utilise des DACs externes (mcp4922/ dual DAC/ SPI) pour sortir l'audio ou des signaux de commandes.

3- Carte analogique alimentée en 9V:
Sans avoir définitivement tranché, j'aimerai bien rajouter quelques circuits analogiques que j'ai déjà breadboardé: filtre, VCA (vactrol)...


Ici pas vraiment de problème de plan de masse car les différents circuits sont sur des cartes séparées.

Lors de mes précédents essais, il y a plusieurs mois, j'avais testé différentes configurations: carte mère + breadboards
La pollution induite par la carte mère (Arduino Due + nombreuses leds potentiellement clignotantes) était toujours problématique.
L'alimentation polluée se faisait ressentir sur les sorties DAC ou sur les circuits analogiques. Il en résultait un fort bruit de fond numérique.

La solution que j'avais trouvé, à l'arrache, était de mettre une self en série sur chacune des sorties des régulateurs:

les-mains-dans-le-cambouis-2313807.jpg
Voilà grosso modo comment j'envisageais de relier tout ça. Je ne sais pas si cette configuration est bien catholique mais elle semblait donner des bons résultats.

[ Dernière édition du message le 01/08/2018 à 00:44:49 ]

5
La première chose à faire est de séparer les alim analogiques et numériques et de les réguler correctement.
Il serait même une bonne idée de séparer les alim numériques (celles qui n'attaquent que du numérique et les hybrides).
Séparer les alim c'est aussi séparer les masses : Il faut une ligne de masse par alim et les référencer toutes les deux le plus en amont possible.

Pour éviter que le courant de l'alim numérique ne polluent l'alim analogique il faut que le point de référence des masses soit placé en amont du filtrage de l'alim numérique.

Ensuite il faut veiller à ce que les condo de découplage demandés par le fabricant soient bien mis en place partout.

Il faut travailler le routage pour éviter que les alims ne se polluent. Il faut router en étoile et réfléchir à l'ordre des retours aux masses.
Par exemple, la masse filtrée numérique doit arriver directement sur le point de référence avant la masse analogique.

Enfin, pour le circuit hybride, sa masse digitale doit être reliée à la masse analogique.

6
Merci EraTom, et merci aux autres aussi. :)

Oui nous sommes d'accord pour la configuration en étoile même si ce n'est pas flagrant sur sur mon "schéma".
Chaque IC a bien son condo de découplage aussi. J'ai fait gaffe à la masse des DAC qui est bien "analogique".

Pourtant après de nombreux tests et en suivant au mieux les préceptes , cela ne paraissait pas suffisant, seul l'adjonction de selfs semblait résoudre le problème.

J'ai l'impression que l'ajout de self est perçue comme une solution bricolée...


7
Citation de King :

J'ai l'impression que l'ajout de self est perçue comme une solution bricolée...

Pas forcément.
C'est très commun autour des alims à découpage.
Pour une alimentation linéaire, il devrait être possible de faire un circuit silencieux si tu routais ton propre PCB.

Une partie de ton problème semble venir de l'implantation dans la valise: le fait d'assembler des cartes de dev et des protoboards est loin d'être optimal.
Dans ce cas, si ça fonctionne tant mieux.

Tu pourrais peut-être faire une analyse du bruit (fréquence, source) et traiter le problème à l'origine, dans un but didactique.

Resistance is not futile... it's voltage divided by current

8
Ok à défaut de mieux je vais donc m'orienter vers la solution self.

Maintenant je souhaite refaire tout ça au propre et je dois donc me procurer de nouvelles selfs.

Le seul hic c'est que je ne sais pas du tout vers quelle référence me diriger.
Mes selfs actuelles ne comporte que l'inscription CTC et c'est tout... :??:

En traversant je trouve ce genre de chose sur TME:
https://www.tme.eu/en/katalog/#id_category=100344&cleanParameters=1&parameter_boxes=17&page=1&s_field=artykul&s_order=DESC

Quelle valeur choisir? ici on n'est pas dans le cas d'un filtre LC.
9
Citation de King :
ici on n'est pas dans le cas d'un filtre LC.

Je crois bien que si ;)

Formateur en techniques sonores ; électronicien ; auteur @ sonelec-musique.com

10
Citation de King :

Quelle valeur choisir? ici on n'est pas dans le cas d'un filtre LC.

Ça reste un filtre.
Si je me base sur le schéma que tu as posté, tu as un filtre LC composé de l'inductance et de la somme des capas de découplage qui se trouvent en aval (vu qu'elles sont toutes en parallèle).

Le fait d'avoir une inductance sur le rail positif et une autre sur le rail commun, de valeur identique, ne change rien au calcul du filtre, c'est comme si tu avais une seule inductance de valeur 2*L sur le rail positif.

EDIT: par exemple, avec une inductance de 1mH et 10 capas de 100n en parallèle, tu as un point de coupure autour de 5kHz.

Resistance is not futile... it's voltage divided by current

[ Dernière édition du message le 01/08/2018 à 13:09:49 ]