Distribuirani šum uzrokovan inherentnom impedancijom izvora napajanja. U visokofrekventnim kolima, šum napajanja ima veći uticaj na visokofrekventne signale. Stoga je najprije potrebno napajanje niske buke. Čisto tlo je jednako važno kao i čisto napajanje; smetnje u polju zajedničkog načina. Odnosi se na šum između izvora napajanja i zemlje. To je smetnja uzrokovana naponom zajedničkog moda uzrokovana petljom formiranom od ometanog kola i zajedničke referentne površine određenog izvora napajanja. Njegova vrijednost ovisi o relativnom električnom i magnetskom polju. Snaga zavisi od snage.

In visokofrekventni PCB, važnija vrsta smetnji je šum napajanja. Kroz sistematsku analizu karakteristika i uzroka buke struje na visokofrekventnim PCB pločama, u kombinaciji sa inženjerskim aplikacijama, predložena su neka vrlo efikasna i jednostavna rješenja.

Analiza buke napajanja

Buka napajanja odnosi se na buku koju generiše samo napajanje ili je izazvana smetnjama. Interferencija se manifestuje u sledećim aspektima:

1) Distribuirani šum uzrokovan inherentnom impedancijom samog izvora napajanja. U visokofrekventnim kolima, šum napajanja ima veći uticaj na visokofrekventne signale. Stoga je najprije potrebno napajanje niske buke. Čisto tlo je jednako važno kao i čist izvor energije.

U idealnom slučaju, napajanje nema impedanciju, tako da nema šuma. Međutim, stvarno napajanje ima određenu impedanciju, a impedansa je raspoređena na cijelo napajanje. Zbog toga će se šum također nadovezati na napajanje. Stoga, impedanciju napajanja treba smanjiti što je više moguće, a najbolje je imati namjenski sloj napajanja i sloj uzemljenja. U dizajnu visokofrekventnih kola, općenito je bolje projektirati napajanje u obliku sloja nego u obliku sabirnice, tako da petlja uvijek može pratiti putanju s najmanjom impedancijom. Osim toga, napojna ploča također mora osigurati signalnu petlju za sve generirane i primljene signale na PCB-u, tako da se signalna petlja može minimizirati, čime se smanjuje šum.

2) Spojnica za strujnu liniju. Odnosi se na fenomen da nakon što je AC ili DC kabel za napajanje podvrgnut elektromagnetnim smetnjama, kabel za napajanje prenosi smetnje drugim uređajima. Ovo je indirektna interferencija buke napajanja visokofrekventnom kolu. Treba napomenuti da šum izvora napajanja nije nužno generiran sam od sebe, već može biti i šum izazvan vanjskim smetnjama, a zatim se ovaj šum preklapa sa bukom koju sam generira (zračenje ili vođenje) kako bi se ometala druga kola. ili uređaja.

3) Smetnje u polju Common Mode. Odnosi se na šum između izvora napajanja i zemlje. To je smetnja uzrokovana naponom zajedničkog moda uzrokovana petljom formiranom od ometanog kola i zajedničke referentne površine određenog izvora napajanja. Njegova vrijednost ovisi o relativnom električnom i magnetskom polju. Snaga zavisi od snage.

Na ovom kanalu, pad Ic će uzrokovati zajednički napon u serijskoj strujnoj petlji, što će uticati na prijemni dio. Ako je magnetsko polje dominantno, vrijednost zajedničkog napona generiranog u serijskoj petlji uzemljenja je:

Vcm = — (△B/△t) × S (1) ΔB u formuli (1) je promjena intenziteta magnetske indukcije, Wb/m2; S je površina, m2.

Ako je elektromagnetno polje, kada je poznata vrijednost njegovog električnog polja, njegov inducirani napon je:

Vcm = (D×v×F×E/48) (2)

Jednačina (2) općenito se primjenjuje na L=150/F ili manje, gdje je F frekvencija elektromagnetnih talasa u MHz.

Ako je ova granica prekoračena, izračunavanje maksimalnog induciranog napona može se pojednostaviti na:

Vcm = 2×h×E (3) 3) Interferencija polja diferencijalnog moda. Odnosi se na smetnje između napajanja i ulaznih i izlaznih vodova napajanja. U stvarnom dizajnu PCB-a, autor je otkrio da je njegov udio u buci napajanja vrlo mali, tako da nije potrebno ovdje raspravljati o tome.

4) Međulinijske smetnje. Odnosi se na smetnje između vodova. Kada postoje međusobna kapacitivnost C i međusobna induktivnost M1-2 između dva različita paralelna kola, ako postoje napon VC i struja IC u krugu izvora smetnji, pojavit će se ometeni krug:

a. Napon spojen kroz kapacitivnu impedanciju je

Vcm = Rv*C1-2*△Vc/△t (4)

U formuli (4), Rv je paralelna vrijednost otpora na bližem kraju i otporu na udaljenom kraju kola ometanja.

b. Serijski otpor kroz induktivnu spregu

V = M1-2*△Ic/△t (5)

Ako postoji šum zajedničkog moda u izvoru smetnji, smetnje od linije do linije općenito poprima oblik zajedničkog moda i diferencijalnog moda.

Protivmjere za eliminaciju smetnji buke napajanja

S obzirom na gore analizirane različite manifestacije i uzroke interferencije buke napajanja električnom energijom, uslovi pod kojima se one javljaju mogu se ciljano uništiti, a smetnje buke napajanja efikasno suzbiti. Rješenja su:

1) Obratite pažnju na prolazne rupe na ploči. Prolazni otvor zahtijeva otvor na sloju snage koji treba urezati kako bi se ostavio prostor za prolaz kroz otvor. Ako je otvor energetskog sloja prevelik, to će neizbježno utjecati na signalnu petlju, signal će biti prisiljen zaobići, površina petlje će se povećati, a šum će se povećati. U isto vrijeme, ako su neke signalne linije koncentrisane blizu otvora i dijele ovu petlju, zajednička impedansa će uzrokovati preslušavanje.

2) Postavite filter za buku napajanja. Može efikasno potisnuti buku unutar napajanja i poboljšati zaštitu od smetnji i sigurnost sistema. I to je dvosmjerni radio-frekventni filter, koji ne samo da može filtrirati smetnje buke unesene iz dalekovoda (da spriječi smetnje od druge opreme), već i filtrira buku koju sam generira (da bi se izbjegle smetnje s drugom opremom ) i ometaju zajednički način rada u serijskom režimu. Oba imaju inhibitorni efekat.

3) Energetski izolacioni transformator. Odvojite petlju za napajanje ili petlju uzemljenja zajedničkog moda signalnog kabla, on može efikasno izolovati struju petlje zajedničkog moda generisanu na visokoj frekvenciji.

4) Regulator napajanja. Povratak čistijeg napajanja može uvelike smanjiti nivo buke napajanja.

5) Ožičenje. Ulazni i izlazni vodovi napajanja ne bi trebali biti položeni na rub dielektrične ploče, inače je lako generirati zračenje i ometati druga kola ili opremu.

6) Odvojeno analogno i digitalno napajanje. Visokofrekventni uređaji su generalno veoma osetljivi na digitalni šum, tako da ih treba razdvojiti i spojiti zajedno na ulazu u napajanje. Ako signal treba da obuhvati i analogne i digitalne dijelove, petlja se može postaviti na raspon signala kako bi se smanjilo područje petlje.

7) Izbjegavajte preklapanje odvojenih izvora napajanja između različitih slojeva. Pomerite ih što je više moguće, inače se šum napajanja lako spreže kroz parazitski kapacitet.

8) Izolujte osetljive komponente. Neke komponente, kao što su fazno zaključane petlje (PLL), vrlo su osjetljive na šum napajanja. Držite ih što dalje od izvora napajanja.

9) Za priključne žice potrebno je dovoljno žica za uzemljenje. Svaki signal mora imati svoju namjensku signalnu petlju, a područje petlje signala i petlje je što je moguće manje, odnosno signal i petlja moraju biti paralelni.

10) Postavite kabl za napajanje. Kako bi se smanjila petlja signala, šum se može smanjiti postavljanjem dalekovoda na ivicu signalne linije.

11) Kako bi se spriječilo da buka napajanja električnom energijom ometa tiskanu ploču i akumulirana buka uzrokovana vanjskim smetnjama u napajanju, na putu smetnji se može spojiti premosni kondenzator na masu (osim radijacije), tako da buka se može zaobići na tlo kako bi se izbjeglo ometanje druge opreme i uređaja.

u zakljucku

Šum iz napajanja direktno ili indirektno nastaje iz napajanja i ometa strujno kolo. Prilikom suzbijanja njegovog uticaja na strujni krug, treba se pridržavati opšteg principa. S jedne strane, buku iz napajanja treba spriječiti što je više moguće. Uticaj kola, s druge strane, takođe treba da minimizira uticaj spoljašnjeg sveta ili kola na napajanje, kako se ne bi pogoršala buka napajanja.