Distribueret støj forårsaget af strømforsyningens iboende impedans. I højfrekvente kredsløb har strømforsyningsstøj en større indflydelse på højfrekvente signaler. Derfor kræves der først en støjsvag strømforsyning. En ren jord er lige så vigtig som en ren strømforsyning; common-mode feltinterferens. Henviser til støjen mellem strømforsyningen og jorden. Det er interferensen forårsaget af common mode spændingen forårsaget af sløjfen dannet af det interfererede kredsløb og den fælles referenceoverflade af en bestemt strømforsyning. Dens værdi afhænger af det relative elektriske felt og magnetfelt. Styrken afhænger af styrken.

In højfrekvente PCB, en vigtigere type interferens er strømforsyningsstøj. Gennem systematisk analyse af karakteristika og årsager til strømstøj på højfrekvente printplader, kombineret med tekniske applikationer, foreslås nogle meget effektive og enkle løsninger.

Analyse af strømforsyningsstøj

Strømforsyningsstøj refererer til den støj, der genereres af selve strømforsyningen eller induceret af forstyrrelser. Interferensen kommer til udtryk i følgende aspekter:

1) Distribueret støj forårsaget af den iboende impedans af selve strømforsyningen. I højfrekvente kredsløb har strømforsyningsstøj en større indflydelse på højfrekvente signaler. Derfor kræves der først en støjsvag strømforsyning. En ren jord er lige så vigtig som en ren strømkilde.

Ideelt set har strømforsyningen ingen impedans, så der er ingen støj. Selve strømforsyningen har dog en vis impedans, og impedansen er fordelt på hele strømforsyningen. Derfor vil støj også blive overlejret på strømforsyningen. Derfor bør impedansen af ​​strømforsyningen reduceres så meget som muligt, og det er bedst at have et dedikeret strømlag og jordlag. Ved højfrekvent kredsløbsdesign er det generelt bedre at designe strømforsyningen i form af et lag end i form af en bus, så sløjfen altid kan følge stien med mindst impedans. Derudover skal strømkortet også give en signalsløjfe for alle genererede og modtagne signaler på printkortet, så signalsløjfen kan minimeres og derved reducere støj.

2) Strømledningskobling. Det refererer til det fænomen, at efter at AC- eller DC-netledningen er udsat for elektromagnetisk interferens, overfører netledningen interferensen til andre enheder. Dette er den indirekte interferens af strømforsyningsstøj til højfrekvente kredsløb. Det skal bemærkes, at støjen fra strømforsyningen ikke nødvendigvis genereres af sig selv, men kan også være støjen induceret af ekstern interferens, og derefter overlejre denne støj med den støj, der genereres af den selv (stråling eller ledning) for at interferere med andre kredsløb eller enheder.

3) Common mode feltinterferens. Henviser til støjen mellem strømforsyningen og jorden. Det er interferensen forårsaget af common mode spændingen forårsaget af sløjfen dannet af det interfererede kredsløb og den fælles referenceoverflade af en bestemt strømforsyning. Dens værdi afhænger af det relative elektriske felt og magnetfelt. Styrken afhænger af styrken.

På denne kanal vil et fald i Ic forårsage en common-mode spænding i seriestrømsløjfen, hvilket vil påvirke den modtagende del. Hvis magnetfeltet er dominerende, er værdien af ​​common mode spændingen genereret i seriejordsløjfen:

Vcm = — (△B/△t) × S (1) ΔB i formlen (1) er ændringen i magnetisk induktionsintensitet, Wb/m2; S er arealet, m2.

Hvis det er et elektromagnetisk felt, når dets elektriske feltværdi er kendt, er dets inducerede spænding:

Vcm = (L×h×F×E/48) (2)

Ligning (2) gælder generelt for L=150/F eller mindre, hvor F er frekvensen af ​​elektromagnetiske bølger i MHz.

Hvis denne grænse overskrides, kan beregningen af ​​den maksimale inducerede spænding forenkles til:

Vcm = 2×h×E (3) 3) Differential mode feltinterferens. Henviser til interferensen mellem strømforsyningen og indgangs- og udgangsledningerne. I selve PCB-designet fandt forfatteren ud af, at dens andel i strømforsyningsstøjen er meget lille, så det er ikke nødvendigt at diskutere det her.

4) Inter-line interferens. Henviser til interferens mellem elledninger. Når der er gensidig kapacitans C og gensidig induktans M1-2 mellem to forskellige parallelle kredsløb, hvis der er spænding VC og strøm IC i interferenskildekredsløbet, vises det interfererede kredsløb:

en. Spændingen koblet gennem den kapacitive impedans er

Vcm = Rv*C1-2*△Vc/△t (4)

I formel (4) er Rv parallelværdien af ​​nær-ende-modstanden og fjern-ende-modstanden af ​​det interfererede kredsløb.

b. Seriemodstand gennem induktiv kobling

V = M1-2*△Ic/△t (5)

Hvis der er common mode støj i interferenskilden, tager linje-til-linje interferensen generelt form af common mode og differential mode.

Modforanstaltninger for at eliminere strømforsyningsstøjinterferens

I lyset af de forskellige manifestationer og årsager til strømforsyningsstøjinterferens analyseret ovenfor, kan de forhold, under hvilke de forekommer, ødelægges på en målrettet måde, og interferensen af ​​strømforsyningsstøj kan effektivt undertrykkes. Løsningerne er:

1) Vær opmærksom på de gennemgående huller på brættet. Det gennemgående hul kræver en åbning på kraftlaget for at blive ætset for at give plads til det gennemgående hul at passere igennem. Hvis åbningen af ​​strømlaget er for stor, vil det uundgåeligt påvirke signalsløjfen, signalet vil blive tvunget til at omgå, sløjfeområdet vil stige, og støjen vil stige. På samme tid, hvis nogle signallinjer er koncentreret nær åbningen og deler denne sløjfe, vil den fælles impedans forårsage krydstale.

2) Anbring et strømforsyningsstøjfilter. Det kan effektivt undertrykke støjen inde i strømforsyningen og forbedre systemets anti-interferens og sikkerhed. Og det er et to-vejs radiofrekvensfilter, som ikke kun kan bortfiltrere støjinterferensen fra strømledningen (for at forhindre interferens fra andet udstyr), men også filtrere støjen fra sig selv (for at undgå interferens med andet udstyr). ), og forstyrrer den serielle tilstands almindelige tilstand. Begge har en hæmmende effekt.

3) Strømisolationstransformator. Adskil strømsløjfen eller common-mode-jordsløjfen på signalkablet, det kan effektivt isolere common-modus-sløjfestrømmen, der genereres i højfrekvensen.

4) Strømforsyningsregulator. Genvinding af en renere strømforsyning kan i høj grad reducere strømforsyningens støjniveau.

5) Ledningsføring. Indgangs- og udgangslinjerne på strømforsyningen bør ikke lægges på kanten af ​​det dielektriske kort, ellers er det let at generere stråling og forstyrre andre kredsløb eller udstyr.

6) Separate analoge og digitale strømforsyninger. Højfrekvente enheder er generelt meget følsomme over for digital støj, så de to bør adskilles og forbindes sammen ved indgangen til strømforsyningen. Hvis signalet skal spænde over både analoge og digitale dele, kan der placeres en sløjfe ved signalspændet for at reducere sløjfeområdet.

7) Undgå overlapning af separate strømforsyninger mellem forskellige lag. Forskyd dem så meget som muligt, ellers kobles strømforsyningsstøjen nemt gennem parasitisk kapacitans.

8) Isoler følsomme komponenter. Nogle komponenter, såsom faselåste sløjfer (PLL), er meget følsomme over for strømforsyningsstøj. Hold dem så langt væk fra strømforsyningen som muligt.

9) Der kræves tilstrækkelige jordledninger til forbindelsesledningerne. Hvert signal skal have sin egen dedikerede signalsløjfe, og sløjfeområdet for signalet og sløjfen er så lille som muligt, det vil sige, at signalet og sløjfen skal være parallelle.

10) Sæt netledningen i. For at reducere signalsløjfen kan støjen reduceres ved at placere strømledningen på kanten af ​​signalledningen.

11) For at forhindre strømforsyningsstøjen i at forstyrre printpladen og den akkumulerede støj forårsaget af ekstern interferens på strømforsyningen, kan en bypass-kondensator tilsluttes jorden i interferensvejen (undtagen stråling), således at støjen kan omgås til jorden for at undgå forstyrrelse af andet udstyr og enheder.

Afslutningsvis

Strømforsyningsstøj genereres direkte eller indirekte fra strømforsyningen og forstyrrer kredsløbet. Ved undertrykkelse af dens indvirkning på kredsløbet bør et generelt princip følges. På den ene side bør strømforsyningsstøjen så vidt muligt forhindres. Kredsløbets indflydelse skal derimod også minimere omverdenens eller kredsløbets indflydelse på strømforsyningen, for ikke at forværre strømforsyningens støj.