In високочестотна печатна платка платка, по-важен вид смущения е шумът от захранването. Чрез систематичен анализ на характеристиките и причините за шума от мощността на високочестотни печатни платки, авторът предлага някои много ефективни и прости решения в комбинация с инженерни приложения.

Анализ на шума от захранването

Шумът от захранването се отнася до шума, генериран от самото захранване или предизвикан от смущения. Намесата се проявява в следните аспекти:

1) Разпределен шум, причинен от присъщия импеданс на самото захранване. При високочестотните вериги шумът от захранването има по-голямо влияние върху високочестотните сигнали. Следователно първо е необходимо захранване с нисък шум. Чистата земя е толкова важна, колкото и чист източник на енергия. Характеристиката на мощността е показана както на фиг. 1.

Форма на вълната на мощността

Както се вижда от фигура 1, захранването при идеални условия няма импеданс, така че няма шум. Въпреки това, действителното захранване има определен импеданс и импедансът се разпределя върху цялото захранване, следователно шумът също ще бъде насложен върху захранването. Следователно импедансът на захранването трябва да бъде намален колкото е възможно повече и е най-добре да имате специален захранващ слой и заземяващ слой. При проектиране на високочестотна верига обикновено е по-добре да се проектира захранването под формата на слой, отколкото под формата на шина, така че контурът винаги да следва пътя с най-малко импеданс. В допълнение, захранващата платка трябва също да осигури сигнална верига за всички генерирани и получени сигнали на печатната платка, така че сигналната верига да може да бъде сведена до минимум, като по този начин се намалява шумът.

2) Общи смущения в полето. Отнася се за шума между захранването и земята. Това е смущението, причинено от напрежението в общ режим, причинено от контура, образуван от интерферираната верига и общата референтна повърхност на определено захранване. Стойността му зависи от относителното електрическо поле и магнитното поле. Силата зависи от силата. Както е показано на фигура 2.

Смущения в общ режим

На този канал спад в Ic ще предизвика напрежение в общ режим в серийния токов контур, което ще засегне приемащата част. Ако магнитното поле е доминиращо, стойността на напрежението в общ режим, генерирано в серийния заземяващ контур, е:

Общо напрежение в режим

Във формула (1) ΔB е промяната в плътността на магнитния поток, Wb/m2; S е площта, m2.

Ако е електромагнитно поле, когато е известна стойността на електрическото му поле, индуцираното му напрежение е

Индуктивно напрежение

Уравнение (2) обикновено се прилага за L=150/F или по-малко, където F е честотата на електромагнитните вълни в MHz.

Опитът на автора е: Ако тази граница е надвишена, изчисляването на максималното индуцирано напрежение може да се опрости до:

Максимално индуцирано напрежение

3) Смущения в полето в диференциален режим. Отнася се за смущения между захранването и входните и изходните електропроводи. В действителния дизайн на печатна платка авторът установи, че неговият дял в шума на захранването е много малък, така че не е необходимо да го обсъждаме тук.

4) Междулинейни смущения. Отнася се за смущения между електропроводи. Когато има взаимен капацитет C и взаимна индуктивност M1-2 между две различни паралелни вериги, ако има напрежение VC и ток IC във веригата на източника на смущения, интерферираната верига ще се появи:

A. Напрежението, свързано чрез капацитивен импеданс е

Напрежение, свързано чрез капацитивен импеданс

Във формула (4), RV е паралелната стойност на съпротивлението в близкия край и съпротивлението в далечния край на интерферираната верига.

B. Последователно съпротивление чрез индуктивно свързване

Серийно съпротивление чрез индуктивна връзка

Ако има шум в общ режим в източника на смущения, смущенията от линия до линия обикновено приемат формата на общ режим и диференциален режим.

5) Съединител за електропровод. Отнася се до явлението, че след като захранващият кабел за променлив или постоянен ток е подложен на електромагнитни смущения, захранващият кабел предава смущенията на други устройства. Това е непряка интерференция на шума от захранването към високочестотната верига. Трябва да се отбележи, че шумът на захранването не е непременно генериран сам по себе си, но може да бъде и шумът, предизвикан от външни смущения, и след това да се наслагва този шум с шума, генериран от него (радиация или проводимост), за да пречи на други вериги или устройства.

Контрамерки за елиминиране на шумовите смущения в захранването

С оглед на различните прояви и причини за смущения от захранването, анализирани по-горе, условията, при които възникват, могат да бъдат целенасочено унищожени и смущенията от шума на захранването могат да бъдат ефективно потиснати. Решенията са следните: 1) Обърнете внимание на проходните отвори на дъската. Проходният отвор изисква отвор на захранващия слой да бъде гравиран, за да се остави място за преминаване на проходния отвор. Ако отворът на захранващия слой е твърде голям, това неизбежно ще повлияе на сигналния контур, сигналът ще бъде принуден да заобиколи, площта на контура ще се увеличи и шумът ще се увеличи. В същото време, ако някои сигнални линии са концентрирани близо до отвора и споделят този контур, общият импеданс ще причини кръстосани смущения. Вижте Фигура 3.

Заобикаляне на общия път на сигналната верига

2) Необходими са достатъчно заземителни проводници за свързващите проводници. Всеки сигнал трябва да има свой собствен специален сигнален контур, а областта на контура на сигнала и контура е възможно най-малка, тоест сигналът и контурът трябва да са успоредни.

3) Поставете филтър за шум на захранването. Той може ефективно да потисне шума вътре в захранването и да подобри защитата от смущения и безопасността на системата. И това е двупосочен радиочестотен филтър, който може не само да филтрира шумовите смущения, въведени от електропровода (за предотвратяване на смущения от друго оборудване), но и да филтрира шума, генериран от себе си (за да избегне смущения с друго оборудване ) и пречат на общия режим на серийния режим. И двете имат инхибиращ ефект.

4) Силов изолационен трансформатор. Разделете захранващия контур или заземителния контур с общ режим на сигналния кабел, той може ефективно да изолира тока на веригата с общ режим, генериран във високата честота.

5) Регулатор на захранването. Възстановяването на по-чисто захранване може значително да намали нивото на шума на захранването.

6) Окабеляване. Входните и изходните линии на захранването не трябва да се полагат на ръба на диелектричната платка, в противен случай е лесно да се генерира радиация и да се смущават други вериги или оборудване.

7) Аналоговото и цифровото захранване трябва да бъдат разделени. Високочестотните устройства обикновено са много чувствителни към цифров шум, така че двете трябва да бъдат разделени и свързани заедно на входа на захранването. Ако сигналът трябва да обхваща както аналогови, така и цифрови части, може да се постави контур в диапазона на сигнала, за да се намали зоната на контура. Както е показано на фигура 4.

Поставете контур на пресичането на сигнала, за да намалите площта на контура

8) Избягвайте припокриване на отделни захранвания между различните слоеве. Разклатете ги колкото е възможно повече, в противен случай шумът на захранването се свързва лесно чрез паразитен капацитет.

9) Изолирайте чувствителните компоненти. Някои компоненти, като фазово заключени контури (PLL), са много чувствителни към шума от захранването. Дръжте ги възможно най-далеч от захранването.

10) Поставете захранващия кабел. За да се намали сигналната верига, шумът може да бъде намален чрез поставяне на електропровода на ръба на сигналната линия, както е показано на фигура 5.

Поставете захранващия кабел до сигналната линия

11) За да се предотврати намесата на захранващия шум в платката и натрупания шум, причинен от външни смущения в захранването, може да се свърже байпасен кондензатор към земята в пътя на смущенията (с изключение на радиация), така че шумът може да бъде заобиколен до земята, за да се избегне смущението на друго оборудване и устройства.

Шумът от захранването се генерира директно или индиректно от захранването и пречи на веригата. При потискане на въздействието му върху веригата трябва да се спазва общ принцип. От една страна, шумът от захранването трябва да бъде предотвратен колкото е възможно повече. Влиянието на веригата, от друга страна, също трябва да сведе до минимум влиянието на външния свят или веригата върху захранването, за да не се влошава шума на захранването.