In PCB d’alta freqüència placa, un tipus d’interferència més important és el soroll de la font d’alimentació. Mitjançant l’anàlisi sistemàtica de les característiques i les causes del soroll de potència a les plaques de PCB d’alta freqüència, l’autor proposa solucions molt efectives i senzilles en combinació amb aplicacions d’enginyeria.

Anàlisi del soroll de la font d’alimentació

El soroll de la font d’alimentació es refereix al soroll generat per la pròpia font d’alimentació o induït per pertorbacions. La interferència es manifesta en els aspectes següents:

1) Soroll distribuït causat per la impedància inherent de la pròpia font d’alimentació. En circuits d’alta freqüència, el soroll de la font d’alimentació té un impacte més gran en els senyals d’alta freqüència. Per tant, primer cal una font d’alimentació de baix soroll. Un sòl net és tan important com una font d’energia neta. La característica de potència es mostra com a la figura 1.

Forma d’ona de potència

Com es pot veure a la figura 1, la font d’alimentació en condicions ideals no té impedància, de manera que no hi ha soroll. Tanmateix, la font d’alimentació real té una certa impedància i la impedància es distribueix a tota la font d’alimentació, per tant, el soroll també se superposarà a la font d’alimentació. Per tant, la impedància de la font d’alimentació s’ha de reduir tant com sigui possible i el millor és tenir una capa d’alimentació dedicada i una capa de terra. En el disseny de circuits d’alta freqüència, generalment és millor dissenyar la font d’alimentació en forma de capa que en forma de bus, de manera que el bucle sempre pugui seguir el camí amb la menor impedància. A més, la placa d’alimentació també ha de proporcionar un bucle de senyal per a tots els senyals generats i rebuts a la PCB, de manera que es pugui minimitzar el bucle de senyal, reduint així el soroll.

2) Interferència de camp en mode comú. Es refereix al soroll entre la font d’alimentació i el terra. És la interferència causada per la tensió de mode comú causada pel bucle format pel circuit interferit i la superfície de referència comuna d’una determinada font d’alimentació. El seu valor depèn del camp elèctric relatiu i del camp magnètic. La força depèn de la força. Com es mostra a la figura 2.

Interferència en mode comú

En aquest canal, una caiguda en Ic provocarà una tensió de mode comú al bucle de corrent en sèrie, que afectarà la part receptora. Si el camp magnètic és dominant, el valor de la tensió de mode comú generada al bucle de terra en sèrie és:

Tensió de mode comú

A la fórmula (1), ΔB és el canvi en la densitat de flux magnètic, Wb/m2; S és l’àrea, m2.

Si es tracta d’un camp electromagnètic, quan es coneix el seu valor de camp elèctric, la seva tensió induïda ho és

Tensió inductiva

L’equació (2) s’aplica generalment a L=150/F o menys, on F és la freqüència de les ones electromagnètiques en MHz.

L’experiència de l’autor és: Si se supera aquest límit, el càlcul de la tensió induïda màxima es pot simplificar a:

Tensió màxima induïda

3) Interferència de camp en mode diferencial. Es refereix a la interferència entre la font d’alimentació i les línies elèctriques d’entrada i sortida. En el disseny real del PCB, l’autor va trobar que la seva proporció en el soroll de la font d’alimentació és molt petita, per la qual cosa no cal parlar-ne aquí.

4) Interferència entre línies. Es refereix a la interferència entre línies elèctriques. Quan hi ha capacitat mútua C i inductància mútua M1-2 entre dos circuits paral·lels diferents, si hi ha tensió VC i corrent IC al circuit de la font d’interferència, apareixerà el circuit interferit:

A. La tensió acoblada per impedància capacitiva és

Tensió acoblada mitjançant impedància capacitiva

A la fórmula (4), RV és el valor paral·lel de la resistència de l’extrem proper i la resistència de l’extrem llunyà del circuit interferit.

B. Resistència en sèrie mitjançant acoblament inductiu

Resistència en sèrie mitjançant acoblament inductiu

Si hi ha soroll de mode comú a la font d’interferència, la interferència línia a línia generalment pren la forma de mode comú i mode diferencial.

5) Acoblament de la línia elèctrica. Es refereix al fenomen que després que el cable d’alimentació de CA o CC estigui sotmès a interferències electromagnètiques, el cable d’alimentació transmet la interferència a altres dispositius. Aquesta és la interferència indirecta del soroll de la font d’alimentació al circuit d’alta freqüència. Cal tenir en compte que el soroll de la font d’alimentació no es genera necessàriament per si mateix, sinó que també pot ser el soroll induït per interferències externes, i després superposar aquest soroll amb el soroll generat per ella mateixa (radiació o conducció) per interferir amb altres circuits. o dispositius.

Contramesures per eliminar les interferències de soroll de la font d’alimentació

Tenint en compte les diferents manifestacions i causes de la interferència del soroll de la font d’alimentació analitzades anteriorment, les condicions en què es produeix es poden destruir de manera específica i la interferència del soroll de la font d’alimentació es pot suprimir eficaçment. Les solucions són les següents: 1) Fixeu-vos en els forats passants del tauler. El forat de pas requereix una obertura a la capa d’energia que s’ha de gravar per deixar espai perquè passi el forat. Si l’obertura de la capa de potència és massa gran, inevitablement afectarà el bucle del senyal, el senyal es veurà obligat a passar per alt, l’àrea del bucle augmentarà i el soroll augmentarà. Al mateix temps, si algunes línies de senyal es concentren prop de l’obertura i comparteixen aquest bucle, la impedància comuna provocarà una diafonia. Vegeu la figura 3.

Evita el camí comú del circuit del senyal

2) Calen cables de terra suficients per als cables de connexió. Cada senyal ha de tenir el seu propi bucle de senyal dedicat, i l’àrea de bucle del senyal i el bucle és el més petit possible, és a dir, el senyal i el bucle han de ser paral·lels.

3) Col·loqueu un filtre de soroll de la font d’alimentació. Pot suprimir eficaçment el soroll dins de la font d’alimentació i millorar l’anti-interferència i la seguretat del sistema. I és un filtre de radiofreqüència bidireccional, que no només pot filtrar la interferència de soroll introduïda des de la línia elèctrica (per evitar interferències d’altres equips), sinó que també filtra el soroll generat per si mateix (per evitar interferències amb altres equips). ), i interfereix amb el mode comú del mode sèrie. Tots dos tenen un efecte inhibidor.

4) Transformador d’aïllament de potència. Separeu el llaç d’alimentació o el llaç de terra de mode comú del cable de senyal, pot aïllar efectivament el corrent de llaç de mode comú generat a l’alta freqüència.

5) Regulador d’alimentació. Recuperar una font d’alimentació més neta pot reduir considerablement el nivell de soroll de la font d’alimentació.

6) Cablejat. Les línies d’entrada i sortida de la font d’alimentació no s’han de col·locar a la vora de la placa dielèctrica, en cas contrari, és fàcil generar radiació i interferir amb altres circuits o equips.

7) La font d’alimentació analògica i digital s’han de separar. Els dispositius d’alta freqüència són generalment molt sensibles al soroll digital, de manera que els dos s’han de separar i connectar junts a l’entrada de la font d’alimentació. Si el senyal necessita abastar tant parts analògiques com digitals, es pot col·locar un bucle a l’abast del senyal per reduir l’àrea del bucle. Com es mostra a la figura 4.

Col·loqueu un bucle a l’encreuament del senyal per reduir l’àrea del bucle

8) Eviteu la superposició de fonts d’alimentació separades entre diferents capes. Esglaoneu-los tant com sigui possible, en cas contrari, el soroll de la font d’alimentació s’acobla fàcilment a través de la capacitat paràsit.

9) Aïllar els components sensibles. Alguns components, com els bucles de bloqueig de fase (PLL), són molt sensibles al soroll de la font d’alimentació. Mantingueu-los tan lluny com sigui possible de la font d’alimentació.

10) Col·loqueu el cable d’alimentació. Per reduir el bucle de senyal, el soroll es pot reduir col·locant la línia elèctrica a la vora de la línia de senyal, tal com es mostra a la figura 5.

Col·loqueu el cable d’alimentació al costat de la línia de senyal

11) Per evitar que el soroll de la font d’alimentació interfereixi amb la placa de circuit i el soroll acumulat causat per la interferència externa a la font d’alimentació, es pot connectar un condensador de derivació a terra en el camí d’interferència (excepte la radiació), de manera que el soroll es pot evitar a terra per evitar interferir amb altres equips i dispositius.

El soroll de la font d’alimentació es genera directament o indirectament a partir de la font d’alimentació i interfereix amb el circuit. En suprimir el seu impacte en el circuit, s’ha de seguir un principi general. D’una banda, s’ha d’evitar al màxim el soroll de la font d’alimentació. La influència del circuit, d’altra banda, també hauria de minimitzar la influència del món exterior o del circuit sobre la font d’alimentació, per no empitjorar el soroll de la font d’alimentació.