In PCB υψηλής συχνότητας πλακέτα, ένας πιο σημαντικός τύπος παρεμβολής είναι ο θόρυβος από το τροφοδοτικό. Αναλύοντας συστηματικά τα χαρακτηριστικά και τις αιτίες του θορύβου ισχύος σε πλακέτες PCB υψηλής συχνότητας, ο συγγραφέας προτείνει μερικές πολύ αποτελεσματικές και απλές λύσεις σε συνδυασμό με εφαρμογές μηχανικής.

Ανάλυση θορύβου τροφοδοσίας

Ο θόρυβος τροφοδοσίας αναφέρεται στο θόρυβο που δημιουργείται από το ίδιο το τροφοδοτικό ή που προκαλείται από διαταραχή. Η παρέμβαση εκδηλώνεται στις ακόλουθες πτυχές:

1) Κατανεμημένος θόρυβος που προκαλείται από την εγγενή σύνθετη αντίσταση του ίδιου του τροφοδοτικού. Στα κυκλώματα υψηλής συχνότητας, ο θόρυβος της τροφοδοσίας έχει μεγαλύτερη επίδραση στα σήματα υψηλής συχνότητας. Επομένως, απαιτείται πρώτα ένα τροφοδοτικό χαμηλού θορύβου. Ένα καθαρό έδαφος είναι εξίσου σημαντικό με μια καθαρή πηγή ενέργειας. Το χαρακτηριστικό ισχύος φαίνεται στο σχήμα 1.

Κυματομορφή ισχύος

Όπως φαίνεται από το Σχήμα 1, το τροφοδοτικό υπό ιδανικές συνθήκες δεν έχει αντίσταση, επομένως δεν υπάρχει θόρυβος. Ωστόσο, το πραγματικό τροφοδοτικό έχει μια συγκεκριμένη αντίσταση και η σύνθετη αντίσταση κατανέμεται σε ολόκληρο το τροφοδοτικό, επομένως, ο θόρυβος θα υπερτίθεται επίσης στο τροφοδοτικό. Επομένως, η σύνθετη αντίσταση του τροφοδοτικού θα πρέπει να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο και είναι καλύτερο να έχετε ένα ειδικό στρώμα ισχύος και στρώμα γείωσης. Στη σχεδίαση κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας, είναι γενικά καλύτερο να σχεδιάζεται η παροχή ρεύματος με τη μορφή στρώματος παρά με τη μορφή διαύλου, έτσι ώστε ο βρόχος να μπορεί πάντα να ακολουθεί τη διαδρομή με τη μικρότερη αντίσταση. Επιπλέον, η πλακέτα ισχύος πρέπει επίσης να παρέχει έναν βρόχο σήματος για όλα τα σήματα που παράγονται και λαμβάνονται στο PCB, έτσι ώστε ο βρόχος σήματος να μπορεί να ελαχιστοποιηθεί, μειώνοντας έτσι τον θόρυβο.

2) Παρεμβολή πεδίου κοινής λειτουργίας. Αναφέρεται στον θόρυβο μεταξύ του τροφοδοτικού και του εδάφους. Είναι η παρεμβολή που προκαλείται από την τάση κοινού τρόπου λειτουργίας που προκαλείται από τον βρόχο που σχηματίζεται από το παρεμβαλλόμενο κύκλωμα και την κοινή επιφάνεια αναφοράς ενός συγκεκριμένου τροφοδοτικού. Η τιμή του εξαρτάται από το σχετικό ηλεκτρικό πεδίο και το μαγνητικό πεδίο. Η δύναμη εξαρτάται από τη δύναμη. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Παρεμβολή κοινής λειτουργίας

Σε αυτό το κανάλι, μια πτώση στο Ic θα προκαλέσει μια τάση κοινής λειτουργίας στον βρόχο ρεύματος σειράς, η οποία θα επηρεάσει το τμήμα λήψης. Εάν το μαγνητικό πεδίο είναι κυρίαρχο, η τιμή της τάσης κοινής λειτουργίας που παράγεται στον βρόχο γείωσης σειράς είναι:

Τάση κοινής λειτουργίας

Στον τύπο (1), ΔΒ είναι η μεταβολή της πυκνότητας της μαγνητικής ροής, Wb/m2. S είναι η περιοχή, m2.

Εάν πρόκειται για ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, όταν είναι γνωστή η τιμή του ηλεκτρικού του πεδίου, η επαγόμενη τάση του είναι

Επαγωγική τάση

Η εξίσωση (2) ισχύει γενικά για L=150/F ή λιγότερο, όπου F είναι η συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε MHz.

Η εμπειρία του συγγραφέα είναι: Εάν ξεπεραστεί αυτό το όριο, ο υπολογισμός της μέγιστης επαγόμενης τάσης μπορεί να απλοποιηθεί σε:

Μέγιστη επαγόμενη τάση

3) Παρεμβολή πεδίου διαφορικής λειτουργίας. Αναφέρεται στην παρεμβολή μεταξύ του τροφοδοτικού και των γραμμών ρεύματος εισόδου και εξόδου. Στον πραγματικό σχεδιασμό PCB, ο συγγραφέας διαπίστωσε ότι η αναλογία του στον θόρυβο του τροφοδοτικού είναι πολύ μικρή, επομένως δεν είναι απαραίτητο να το συζητήσουμε εδώ.

4) Παρεμβολή μεταξύ γραμμών. Αναφέρεται σε παρεμβολές μεταξύ ηλεκτρικών γραμμών. Όταν υπάρχει αμοιβαία χωρητικότητα C και αμοιβαία επαγωγή M1-2 μεταξύ δύο διαφορετικών παράλληλων κυκλωμάτων, εάν υπάρχει τάση VC και ρεύμα IC στο κύκλωμα πηγής παρεμβολής, το κύκλωμα παρεμβολής θα εμφανιστεί:

Α. Η τάση που συνδέεται μέσω της χωρητικής αντίστασης είναι

Τάση συζευγμένη μέσω χωρητικής αντίστασης

Στον τύπο (4), το RV είναι η παράλληλη τιμή της αντίστασης κοντινού άκρου και της αντίστασης στο μακρινό άκρο του παρεμβαλλόμενου κυκλώματος.

Β. Αντίσταση σειράς μέσω επαγωγικής σύζευξης

Αντίσταση σειράς μέσω επαγωγικής σύζευξης

Εάν υπάρχει θόρυβος κοινού τρόπου λειτουργίας στην πηγή παρεμβολής, η παρεμβολή γραμμής προς γραμμή γενικά έχει τη μορφή κοινής λειτουργίας και διαφορικής λειτουργίας.

5) Σύζευξη γραμμής ρεύματος. Αναφέρεται στο φαινόμενο ότι αφού το καλώδιο τροφοδοσίας AC ή DC υποβληθεί σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, το καλώδιο τροφοδοσίας μεταδίδει την παρεμβολή σε άλλες συσκευές. Αυτή είναι η έμμεση παρεμβολή του θορύβου τροφοδοσίας στο κύκλωμα υψηλής συχνότητας. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο θόρυβος του τροφοδοτικού δεν δημιουργείται απαραίτητα από μόνος του, αλλά μπορεί επίσης να είναι ο θόρυβος που προκαλείται από εξωτερικές παρεμβολές και στη συνέχεια να υπερτίθεται αυτός ο θόρυβος με τον θόρυβο που δημιουργείται από μόνος του (ακτινοβολία ή αγωγιμότητα) για να παρεμβαίνει σε άλλα κυκλώματα ή συσκευές.

Αντίμετρα για την εξάλειψη των παρεμβολών θορύβου στο τροφοδοτικό

Λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές εκδηλώσεις και τις αιτίες των παρεμβολών θορύβου τροφοδοσίας που αναλύθηκαν παραπάνω, οι συνθήκες κάτω από τις οποίες εμφανίζεται μπορούν να καταστραφούν με στοχευμένο τρόπο και η παρεμβολή του θορύβου τροφοδοσίας μπορεί να κατασταλεί αποτελεσματικά. Οι λύσεις είναι οι εξής: 1) Προσοχή στις διαμπερείς τρύπες στον πίνακα. Η διαμπερής οπή απαιτεί ένα άνοιγμα στο στρώμα ισχύος που πρέπει να χαραχθεί για να αφήσει χώρο για τη διέλευση της οπής. Εάν το άνοιγμα του στρώματος ισχύος είναι πολύ μεγάλο, θα επηρεάσει αναπόφευκτα τον βρόχο σήματος, το σήμα θα αναγκαστεί να παρακάμψει, η περιοχή βρόχου θα αυξηθεί και ο θόρυβος θα αυξηθεί. Ταυτόχρονα, εάν ορισμένες γραμμές σήματος συγκεντρωθούν κοντά στο άνοιγμα και μοιράζονται αυτόν τον βρόχο, η κοινή σύνθετη αντίσταση θα προκαλέσει αλληλεπιδράσεις. Δείτε την Εικόνα 3.

Παράκαμψη της κοινής διαδρομής του κυκλώματος σήματος

2) Απαιτούνται επαρκή καλώδια γείωσης για τα καλώδια σύνδεσης. Κάθε σήμα πρέπει να έχει τον δικό του αποκλειστικό βρόχο σήματος και η περιοχή βρόχου του σήματος και του βρόχου είναι όσο το δυνατόν μικρότερη, δηλαδή το σήμα και ο βρόχος πρέπει να είναι παράλληλοι.

3) Τοποθετήστε ένα φίλτρο θορύβου τροφοδοσίας. Μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά τον θόρυβο μέσα στο τροφοδοτικό και να βελτιώσει την προστασία από παρεμβολές και την ασφάλεια του συστήματος. Και είναι ένα αμφίδρομο φίλτρο ραδιοσυχνοτήτων, το οποίο όχι μόνο μπορεί να φιλτράρει τις παρεμβολές θορύβου που εισάγονται από το καλώδιο ρεύματος (για την αποφυγή παρεμβολών από άλλο εξοπλισμό), αλλά και να φιλτράρει τον θόρυβο που δημιουργείται από μόνο του (για να αποφευχθεί η παρεμβολή με άλλο εξοπλισμό ), και παρεμποδίζουν την κοινή λειτουργία σειριακής λειτουργίας. Και τα δύο έχουν ανασταλτική δράση.

4) Μετασχηματιστής απομόνωσης ισχύος. Διαχωρίστε τον βρόχο ισχύος ή τον βρόχο γείωσης κοινής λειτουργίας του καλωδίου σήματος, μπορεί να απομονώσει αποτελεσματικά το ρεύμα βρόχου κοινής λειτουργίας που παράγεται στην υψηλή συχνότητα.

5) Ρυθμιστής τροφοδοσίας. Η ανάκτηση ενός καθαρότερου τροφοδοτικού μπορεί να μειώσει σημαντικά το επίπεδο θορύβου του τροφοδοτικού.

6) Καλωδίωση. Οι γραμμές εισόδου και εξόδου του τροφοδοτικού δεν πρέπει να τοποθετούνται στην άκρη της διηλεκτρικής πλακέτας, διαφορετικά είναι εύκολο να παραχθεί ακτινοβολία και να παρέμβει σε άλλα κυκλώματα ή εξοπλισμό.

7) Το αναλογικό και το ψηφιακό τροφοδοτικό πρέπει να διαχωρίζονται. Οι συσκευές υψηλών συχνοτήτων είναι γενικά πολύ ευαίσθητες στον ψηφιακό θόρυβο, επομένως τα δύο πρέπει να χωρίζονται και να συνδέονται μεταξύ τους στην είσοδο του τροφοδοτικού. Εάν το σήμα πρέπει να εκτείνεται τόσο σε αναλογικό όσο και σε ψηφιακό μέρος, μπορεί να τοποθετηθεί ένας βρόχος στο εύρος του σήματος για να μειωθεί η περιοχή βρόχου. Όπως φαίνεται στο σχήμα 4.

Τοποθετήστε έναν βρόχο στη διέλευση του σήματος για να μειώσετε την περιοχή βρόχου

8) Αποφύγετε την επικάλυψη ξεχωριστών τροφοδοτικών μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων. Κουνήστε τα όσο το δυνατόν περισσότερο, διαφορετικά ο θόρυβος του τροφοδοτικού συνδέεται εύκολα μέσω της παρασιτικής χωρητικότητας.

9) Απομονώστε τα ευαίσθητα συστατικά. Ορισμένα εξαρτήματα, όπως οι βρόχοι κλειδώματος φάσης (PLL), είναι πολύ ευαίσθητα στο θόρυβο του τροφοδοτικού. Κρατήστε τα όσο το δυνατόν πιο μακριά από την παροχή ρεύματος.

10) Τοποθετήστε το καλώδιο τροφοδοσίας. Προκειμένου να μειωθεί ο βρόχος σήματος, ο θόρυβος μπορεί να μειωθεί τοποθετώντας τη γραμμή τροφοδοσίας στην άκρη της γραμμής σήματος, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5.

Τοποθετήστε το καλώδιο ρεύματος δίπλα στη γραμμή σήματος

11) Προκειμένου να αποφευχθεί η παρεμβολή του θορύβου τροφοδοσίας στην πλακέτα κυκλώματος και ο συσσωρευμένος θόρυβος που προκαλείται από εξωτερικές παρεμβολές στην παροχή ρεύματος, μπορεί να συνδεθεί ένας πυκνωτής παράκαμψης στη γείωση στη διαδρομή παρεμβολής (εκτός από την ακτινοβολία), έτσι ώστε ο θόρυβος μπορεί να παρακαμφθεί στο έδαφος για να αποφευχθεί η παρέμβαση με άλλο εξοπλισμό και συσκευές.

Ο θόρυβος του τροφοδοτικού παράγεται άμεσα ή έμμεσα από το τροφοδοτικό και παρεμβαίνει στο κύκλωμα. Κατά την καταστολή της επίδρασής του στο κύκλωμα, θα πρέπει να ακολουθείται μια γενική αρχή. Από τη μία πλευρά, ο θόρυβος της τροφοδοσίας πρέπει να αποτρέπεται όσο το δυνατόν περισσότερο. Η επιρροή του κυκλώματος, από την άλλη πλευρά, θα πρέπει επίσης να ελαχιστοποιεί την επίδραση του εξωτερικού κόσμου ή του κυκλώματος στην παροχή ρεύματος, ώστε να μην επιδεινώνεται ο θόρυβος του τροφοδοτικού.