Svenska ElektronikForumet

Man rekommenderar ju ferritkärnor lite här och där för avstörning på dataledningar och strömförsörjningar med mera, men när man t.ex. ska ha en "renare" VCC på AD-omvandlaren i ATtinyxx rekommenderas ett filter med en induktor på 10µH och en kondensator på 100nF. Går denna att ersätta med en ferritkärna?

Vad finns det för likheter och skillnader mellan en ferritkärna och en induktor?

Exempel: Ferrite bead, 1kΩ, 0.3A, 0805
och Inductor, 10µH, 120mA, 0805

Hur räknar jag om impedans till induktans? Är det så enkelt att eller måste man ta hänsyn till fler faktorer än så?

Om det stämmer skulle ju ferritkärnan på 1000Ω vid 100 MHz motsvara en induktans på 1.6 µH.
Skulle de då kunna vara helt utbytbara?

Båda har ju en parallellkapacitans som börjar märkas vid höga frekvenser. Kan det vara så att "induktorn" har en lägre självsvängningsfrekvens än ferritkärnan, så att ferriten normalt tar bort de allra högsta frekvenserna bättre? Och att induktorns fördelar i så fall syns mest vid lägre frekvenser?



Men i så fall ville man väl alltid använda ferriter om man inte behöver så stor induktans?
(Nu verkar det som om de allra fetaste ferritkärnorna ligger på omkring 4.8kΩ vid 100MHz, vilket skulle motsvara 7.6µH, ska man ha högre induktans får man väl gå över till induktor)

En induktor i serie med en ferritkärna skulle väl bli en nästan idealisk komponent i så fall (spekulerar )

man kan tillverka en.induktor aka spole aka induktans genom att linda en ledare (koppartråd) runt tex en ferritkärna. ferritkärnan höjer induktansen jämfört med en luftlindad spole, men olika ferritmaterial har olika effekt vid olika frekvenser. det finns en uppsjö av sk ferromagnetiska material som har denna effekt och de har olika egenskaper också. vissa är bra för dämpning av störningar , andra för effektapplikationer tex transformatorn i ett switchat nätaggregat.

Som rikkitikkitavi skriver: en induktans har ett känd värde och man kan designa efter detta.

En ferritpärla ger 1 lindning per definition och har man pärlans data kan man räkna ut vilket värde detta är, räkna dock med att det är lågt. Dessutom är ferritpärlor oftast gjort med en del förlust, just för att avstöra och absorbera högfrekventa störningar.

Ferritpärlor används oftast för att rensa kraftledningar och jag skulle tycka att de är olämpliga som avstörning av AVcc till en µC.

Det är väl enklare att säga så här:

Alla ledare har en induktans.

Induktansen beror på antalet varv och "kärnan" ("kärnan" kan vara luft, och spolens diameter kan man se som att den ändrar kärnans storlek).

En rak ledare är "en del av ett varv".

Genom att stoppa in nåt magnetiskt material i kärnan ökar man induktansen. Ferrit är ett sådant material. Genom att sätta en ferrit på en ledare så ökar man dess induktans.

Ferritpärlor används oftast för att rensa kraftledningar

Kraftledningar?

Nu var ju exemplet en SMD ferritkärna av storleken 0805. Brukar användas till att avstöra in-och utgångar för digitala datasignaler och rekommenderas ofta även vid matningsspänningen till analoga IC och liknande.

exempel från Analog.com:


och Maxim-IC skriver: Interfacing the MAX1169 ADC to a PIC Microcontroller:

Separate the analog and digital grounds as shown in Figure 2. Connect both ground planes near the MAX1169 through a ferrite bead. Using a ferrite bead such as the TDK MMZ1608B601C to connect both grounds prevents the microcontroller's system clock and its harmonics from feeding into the analog ground. The MMZ1608B601C was chosen for its specific impedance versus frequency characteristics knowing the system clock of the PIC18F442 is 40MHz.

Här matar man en ADC med en switchad spänningskälla där man lägger en ferritkärna i serie med matningen: POWERING THE AD9268.

An additional ferrite bead (FB2, FB4) is utilized after the regulator for further filtering. After this ferrite bead, the voltages are distributed to the power planes on the PCB where localized decoupling is utilized at the ADC

Det verkar ju faktiskt som att jag kan få en del info i dessa länkar för att börja förstå vilka värden jag ska ha på en feritkärna i sådana här sammanhang. En ADC inbyggd i en AVR borde ju inte vara så väldigt annorlunda än andra ADC , så man borde kunna använda en ferritkärna här också.

Iofs, så har ju mikrokontrollern en del digitalt brus innuti i sig..

Är det förresten vanligt att gödsla med ferriter, plåtskal, serieresistanser och annat påhäng i mindre serieproduktion för att ha hängsle och livrem, och kunna klara EMC testerna på första försöket?, för att sedan använda inkomsterna till en senare mer slimmad version?

Den stora skillnaden mellan olika typer av induktanser är förlusterna. En ferritpärla har normalt en önskad förlust på högre frekvenser, som är önskad vid tex avkoppling eller filtrering.
En luftlindad spole har också en förlust, men den är mycket längre.
Olika ferroelektriska material har olika karakteristik på förlusterna.

Förlusterna är främst av två typer, DC R (resistansen du mäter med en multimeter vid DC) samt förlusterna du har vid högre frekvenser.
(Förlusterna i en ferrit kan lite grovt ses som en frekvensberoende resistans...)
Om man tittar i ett datablad, tex något från Würth elektronik, kan man se att de har två grafer, en som visar R vs frekvens, och en som visar L vs frekvens.
Dvs, vi kan betrakta en ferrit lite grovt som både en frekvensberoende XL, samt som en frekvensberoende XR.


Om man tex filtrerar en matningsspänning med ett pi-filter(C L C, C mot gjord, L mellan) kan detta få ett mycket högt Q-värde vi resonansfrekvensen.
Detta är oftast inte önskat, och måste tas i beaktande, tex måste kondensatorerna och andra komponenter dimensioneras för detta. (Din mikrokontroller kan alltså få högre matningsspänning än det din stabb skickar ut...) Är det OK?
Ett sätt att dämpa detta är att lasta ned matningsspäningen med ett R mot jord. Dock för du då antagligen ganska stora förluster... Är det OK?
En RC snubber kan man också använda.

En ferrit, eller tillräckligt mycket DC-resistans löser detta. DC resistansen sänker Q vid alla frekvenser. Ferritmaterialet sänker Q vid högre frekvenser och framför allt vill man ha ner q där resonansfrekvensen är. Vid DC har den mycket låga förluster.
Vill du inte ha förlust vid DC, se till att du inte har resonanser i filtret eller se till att dämpa ut dem.


Jag rekomenderar simulering i tex LTSpice om man vill göra matningsfilter som skall fungera.
Är det bara för hobbybruk och det får gå sönder kan man göra hur man vill... (Elektronik som arbetar utanför specifikationerna slits mycket snabbare)
Detta är saker som påverkar om en konstruktion är robust och kommer att fungera under många år, eller om den går sönder lite slumpmässigt.