Ruido distribuido causado por la impedancia inherente de la fuente de alimentación. En los circuitos de alta frecuencia, el ruido de la fuente de alimentación tiene un mayor impacto en las señales de alta frecuencia. Por lo tanto, primero se requiere una fuente de alimentación de bajo ruido. Un suelo limpio es tan importante como una fuente de alimentación limpia; interferencia de campo de modo común. Se refiere al ruido entre la fuente de alimentación y el suelo. Es la interferencia provocada por la tensión de modo común provocada por el bucle formado por el circuito interferido y la superficie de referencia común de una determinada fuente de alimentación. Su valor depende del campo eléctrico y del campo magnético relativos. La fuerza depende de la fuerza.

In PCB de alta frecuencia, un tipo de interferencia más importante es el ruido de la fuente de alimentación. Mediante el análisis sistemático de las características y causas del ruido de potencia en placas PCB de alta frecuencia, combinado con aplicaciones de ingeniería, se proponen algunas soluciones muy eficaces y sencillas.

Análisis del ruido de la fuente de alimentación

El ruido de la fuente de alimentación se refiere al ruido generado por la propia fuente de alimentación o inducido por perturbaciones. La injerencia se manifiesta en los siguientes aspectos:

1) Ruido distribuido causado por la impedancia inherente de la propia fuente de alimentación. En los circuitos de alta frecuencia, el ruido de la fuente de alimentación tiene un mayor impacto en las señales de alta frecuencia. Por lo tanto, primero se requiere una fuente de alimentación de bajo ruido. Un suelo limpio es tan importante como una fuente de energía limpia.

Idealmente, la fuente de alimentación no tiene impedancia, por lo que no hay ruido. Sin embargo, la fuente de alimentación real tiene una cierta impedancia y la impedancia se distribuye en toda la fuente de alimentación. Por lo tanto, el ruido también se superpondrá a la fuente de alimentación. Por lo tanto, la impedancia de la fuente de alimentación debe reducirse tanto como sea posible, y es mejor tener una capa de energía y una capa de tierra dedicadas. En el diseño de circuitos de alta frecuencia, generalmente es mejor diseñar la fuente de alimentación en forma de capa que en forma de bus, de modo que el bucle siempre pueda seguir la ruta con la menor impedancia. Además, la placa de alimentación también debe proporcionar un bucle de señal para todas las señales generadas y recibidas en la PCB, de modo que el bucle de señal se pueda minimizar, reduciendo así el ruido.

2) Acoplamiento de línea eléctrica. Se refiere al fenómeno de que después de que el cable de alimentación de CA o CC se somete a interferencias electromagnéticas, el cable de alimentación transmite la interferencia a otros dispositivos. Esta es la interferencia indirecta del ruido de la fuente de alimentación al circuito de alta frecuencia. Cabe señalar que el ruido de la fuente de alimentación no es necesariamente generado por sí mismo, sino que también puede ser el ruido inducido por interferencias externas, y luego superponer este ruido con el ruido generado por sí mismo (radiación o conducción) para interferir con otros circuitos. o dispositivos.

3) Interferencia de campo en modo común. Se refiere al ruido entre la fuente de alimentación y el suelo. Es la interferencia provocada por la tensión de modo común provocada por el bucle formado por el circuito interferido y la superficie de referencia común de una determinada fuente de alimentación. Su valor depende del campo eléctrico y del campo magnético relativos. La fuerza depende de la fuerza.

En este canal, una caída en Ic provocará un voltaje de modo común en el bucle de corriente en serie, lo que afectará a la parte receptora. Si el campo magnético es dominante, el valor del voltaje de modo común generado en el bucle de tierra en serie es:

Vcm = – (△ B / △ t) × S (1) ΔB en la fórmula (1) es el cambio en la intensidad de inducción magnética, Wb / m2; S es el área, m2.

Si es un campo electromagnético, cuando se conoce su valor de campo eléctrico, su voltaje inducido es:

Vcm = (L × H × F × E / 48) (2)

La ecuación (2) generalmente se aplica a L = 150 / F o menos, donde F es la frecuencia de las ondas electromagnéticas en MHz.

Si se excede este límite, el cálculo de la tensión máxima inducida se puede simplificar a:

Vcm = 2 × h × E (3) 3) Interferencia de campo en modo diferencial. Se refiere a la interferencia entre la fuente de alimentación y las líneas de alimentación de entrada y salida. En el diseño de PCB real, el autor encontró que su proporción en el ruido de la fuente de alimentación es muy pequeña, por lo que no es necesario discutirlo aquí.

4) Interferencia entre líneas. Se refiere a la interferencia entre líneas eléctricas. Cuando hay capacitancia mutua C e inductancia mutua M1-2 entre dos circuitos paralelos diferentes, si hay voltaje VC y corriente IC en el circuito de fuente de interferencia, el circuito interferido aparecerá:

una. El voltaje acoplado a través de la impedancia capacitiva es

Vcm = Rv * C1-2 * △ Vc / △ t (4)

En la fórmula (4), Rv es el valor paralelo de la resistencia del extremo cercano y la resistencia del extremo lejano del circuito interferido.

B. Resistencia en serie mediante acoplamiento inductivo

V = M1-2 * △ Ic / △ t (5)

Si hay ruido de modo común en la fuente de interferencia, la interferencia de línea a línea generalmente toma la forma de modo común y modo diferencial.

Contramedidas para eliminar la interferencia de ruido de la fuente de alimentación

En vista de las diferentes manifestaciones y causas de la interferencia del ruido de la fuente de alimentación analizadas anteriormente, las condiciones en las que se producen pueden destruirse de manera selectiva y la interferencia del ruido de la fuente de alimentación puede suprimirse de manera eficaz. Las soluciones son:

1) Preste atención a los orificios pasantes del tablero. El orificio pasante requiere que se grabe una abertura en la capa de poder para dejar espacio para que pase el orificio pasante. Si la apertura de la capa de potencia es demasiado grande, inevitablemente afectará al bucle de señal, la señal se verá forzada a pasar por alto, el área del bucle aumentará y el ruido aumentará. Al mismo tiempo, si algunas líneas de señal se concentran cerca de la abertura y comparten este bucle, la impedancia común provocará diafonía.

2) Coloque un filtro de ruido de la fuente de alimentación. Puede suprimir eficazmente el ruido dentro de la fuente de alimentación y mejorar la protección contra interferencias y la seguridad del sistema. Y es un filtro de radiofrecuencia bidireccional, que no solo puede filtrar la interferencia de ruido introducida desde la línea eléctrica (para evitar la interferencia de otros equipos), sino también filtrar el ruido generado por sí mismo (para evitar interferencias con otros equipos). ) e interferir con el modo común del modo serie. Ambos tienen un efecto inhibidor.

3) Transformador de aislamiento de potencia. Separe el bucle de potencia o el bucle de tierra de modo común del cable de señal, puede aislar eficazmente la corriente de bucle de modo común generada en la alta frecuencia.

4) Regulador de alimentación. Recuperar una fuente de alimentación más limpia puede reducir en gran medida el nivel de ruido de la fuente de alimentación.

5) Cableado. Las líneas de entrada y salida de la fuente de alimentación no deben colocarse en el borde de la placa dieléctrica, de lo contrario, es fácil generar radiación e interferir con otros circuitos o equipos.

6) Fuentes de alimentación analógicas y digitales independientes. Los dispositivos de alta frecuencia son generalmente muy sensibles al ruido digital, por lo que los dos deben estar separados y conectados juntos en la entrada de la fuente de alimentación. Si la señal necesita abarcar partes analógicas y digitales, se puede colocar un bucle en el tramo de la señal para reducir el área del bucle.

7) Evite la superposición de fuentes de alimentación separadas entre diferentes capas. Escalónelos tanto como sea posible, de lo contrario, el ruido de la fuente de alimentación se acoplará fácilmente a través de la capacitancia parásita.

8) Aísle los componentes sensibles. Algunos componentes, como los bucles de bloqueo de fase (PLL), son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación. Manténgalos lo más lejos posible de la fuente de alimentación.

9) Se requieren suficientes cables de tierra para los cables de conexión. Cada señal debe tener su propio bucle de señal dedicado, y el área del bucle de la señal y el bucle es lo más pequeña posible, es decir, la señal y el bucle deben ser paralelos.

10) Coloque el cable de alimentación. Para reducir el bucle de señal, el ruido se puede reducir colocando la línea eléctrica en el borde de la línea de señal.

11) Para evitar que el ruido de la fuente de alimentación interfiera con la placa de circuito y el ruido acumulado causado por la interferencia externa a la fuente de alimentación, se puede conectar un condensador de derivación a tierra en la ruta de interferencia (excepto para la radiación), de modo que el ruido se puede desviar al suelo para evitar que interfiera con otros equipos y dispositivos.

En conclusión

El ruido de la fuente de alimentación se genera directa o indirectamente a partir de la fuente de alimentación e interfiere con el circuito. Al suprimir su impacto en el circuito, se debe seguir un principio general. Por un lado, el ruido de la fuente de alimentación debe evitarse en la medida de lo posible. La influencia del circuito, por otro lado, también debe minimizar la influencia del mundo exterior o del circuito en la fuente de alimentación, para no empeorar el ruido de la fuente de alimentación.