In kõrgsageduslik PCB tahvel, olulisem häirete liik on toiteallika müra. Analüüsides süstemaatiliselt kõrgsageduslike PCB-plaatide võimsusmüra omadusi ja põhjuseid, pakub autor välja mõned väga tõhusad ja lihtsad lahendused koos insenerirakendustega.

Toiteallika müra analüüs

Toiteallika müra viitab toiteallika enda tekitatud või häiretest põhjustatud mürale. Häired avalduvad järgmistes aspektides:

1) Jaotatud müra, mis on põhjustatud toiteallika enda impedantsist. Kõrgsageduslikes ahelates mõjutab toiteallika müra kõrgsageduslikke signaale rohkem. Seetõttu on kõigepealt vaja madala müratasemega toiteallikat. Puhas maandus on sama oluline kui puhas jõuallikas. Võimsuse karakteristikud on näidatud joonisel 1.

Võimsuse lainekuju

Nagu on näha jooniselt 1, pole toiteallikal ideaalsetes tingimustes impedantsi, seega puudub ka müra. Tegelikul toiteallikal on aga teatud impedants ja takistus jaotub kogu toiteplokile, mistõttu tekib müra ka toiteallika peale. Seetõttu tuleks toiteallika impedantsi võimalikult palju vähendada ning kõige parem on omada spetsiaalset toitekihti ja maanduskihti. Kõrgsagedusliku vooluahela projekteerimisel on üldiselt parem projekteerida toiteallikas kihina kui siinina, nii et silmus saaks alati järgida rada väikseima takistusega. Lisaks peab toiteplaat pakkuma signaaliahelat kõigi PCB-l genereeritud ja vastuvõetud signaalide jaoks, et signaaliahelat saaks minimeerida, vähendades seeläbi müra.

2) Ühisrežiimi väljahäired. Viitab mürale toiteallika ja maapinna vahel. See on häire, mis on põhjustatud ühisrežiimi pingest, mis on põhjustatud häiritud vooluahelast ja teatud toiteallika ühisest tugipinnast moodustatud ahelast. Selle väärtus sõltub suhtelisest elektriväljast ja magnetväljast. Tugevus sõltub tugevusest. Nagu on näidatud joonisel 2.

Ühisrežiimi häired

Sellel kanalil põhjustab Ic langus jadavooluahelas ühisrežiimi pinge, mis mõjutab vastuvõtuosa. Kui magnetväli on domineeriv, on järjestikuses maandusahelas genereeritud ühisrežiimi pinge väärtus:

Ühisrežiimi pinge

Valemis (1) on ΔB magnetvoo tiheduse muutus, Wb/m2; S on pindala, m2.

Kui see on elektromagnetväli, siis kui selle elektrivälja väärtus on teada, on selle indutseeritud pinge

Induktiivne pinge

Võrrand (2) kehtib üldiselt juhul, kui L=150/F või vähem, kus F on elektromagnetlainete sagedus MHz-des.

Autori kogemus on järgmine: Kui see piir on ületatud, saab maksimaalse indutseeritud pinge arvutamist lihtsustada järgmiselt:

Maksimaalne indutseeritud pinge

3) Diferentsiaalrežiimi välja interferents. Viitab häiretele toiteallika ning sisend- ja väljundvooluliinide vahel. Tegeliku PCB projekteerimisel leidis autor, et selle osakaal toiteallika müras on väga väike, mistõttu pole vaja seda siin käsitleda.

4) Liinidevahelised häired. Viitab elektriliinide vahelistele häiretele. Kui kahe erineva paralleelse ahela vahel on vastastikune mahtuvus C ja vastastikune induktiivsus M1-2, kui häireallika ahelas on pinge VC ja vool IC, ilmub häiritud ahel:

V. Mahtuvusliku impedantsi kaudu ühendatud pinge on

Pinge, mis on ühendatud läbi mahtuvusliku impedantsi

Valemis (4) on RV häiritud vooluahela lähiotsa takistuse ja kaugotsa takistuse paralleelväärtus.

B. Seeriatakistus läbi induktiivse sidestuse

Jadatakistus läbi induktiivse sidestuse

Kui häirete allikas on ühisrežiimi müra, toimub liinidevaheline häire üldiselt ühisrežiimi ja diferentsiaalrežiimi vormis.

5) Elektriliini ühendus. See viitab nähtusele, et pärast seda, kui vahelduv- või alalisvoolu toitejuhe on allutatud elektromagnetilistele häiretele, edastab toitejuhe häired teistele seadmetele. See on toiteallika müra kaudne häire kõrgsagedusahelasse. Tuleb märkida, et toiteallika müra ei pruugi tekkida iseenesest, vaid see võib olla ka väliste häirete tekitatud müra ja seejärel asetada see müra enda tekitatud müraga (kiirgus või juhtivus), et häirida teisi vooluahelaid. või seadmeid.

Vastumeetmed toiteallika mürahäirete kõrvaldamiseks

Eespool analüüsitud toiteallika müra häirete erinevaid ilminguid ja põhjuseid silmas pidades saab sihipäraselt hävitada selle esinemise tingimusi ja tõhusalt summutada toiteallika müra häireid. Lahendused on järgmised: 1) Pöörake tähelepanu plaadi läbivatele aukudele. Läbiva ava jaoks on vaja söövitatud avaus toitekihile, et jätta ruumi läbiva augu läbimiseks. Kui toitekihi ava on liiga suur, mõjutab see paratamatult signaali silmust, signaal on sunnitud mööda minema, ahela pindala suureneb ja müra suureneb. Samal ajal, kui mõned signaaliliinid on koondunud ava lähedale ja jagavad seda silmust, põhjustab ühine impedants läbirääkimist. Vaata joonist 3.

Mööda signaaliahela ühisteest

2) Ühendusjuhtmete jaoks on vaja piisavalt maandusjuhtmeid. Igal signaalil peab olema oma spetsiaalne signaaliahel ning signaali ja ahela silmuspind on võimalikult väike, see tähendab, et signaal ja silmus peavad olema paralleelsed.

3) Paigaldage toiteallika mürafilter. See võib tõhusalt summutada müra toiteallika sees ja parandada süsteemi häiretevastast toimet ja ohutust. Ja see on kahesuunaline raadiosagedusfilter, mis mitte ainult ei suuda välja filtreerida elektriliinist tulevaid mürahäireid (et vältida teiste seadmete häireid), vaid filtreerib välja ka enda tekitatud müra (et vältida häireid teiste seadmetega). ) ja segada jadarežiimi ühisrežiimi. Mõlemal on pärssiv toime.

4) Toiteeraldustrafo. Eraldage signaalikaabli toiteahel või ühisrežiimi maandusahel, see suudab tõhusalt isoleerida kõrgsagedusel genereeritud ühisrežiimi silmuse voolu.

5) Toiteallika regulaator. Puhtama toiteallika taastamine võib oluliselt vähendada toiteallika mürataset.

6) Juhtmed. Toiteallika sisend- ja väljundliine ei tohiks asetada dielektrilise plaadi servale, vastasel juhul on lihtne tekitada kiirgust ja segada teisi vooluahelaid või seadmeid.

7) Analoog- ja digitaaltoiteallikad tuleks eraldada. Kõrgsageduslikud seadmed on üldiselt digitaalse müra suhtes väga tundlikud, seetõttu tuleks need kaks eraldada ja ühendada toiteallika sissepääsu juures. Kui signaal peab katma nii analoog- kui ka digitaalseid osi, võib signaalivahemikule paigutada silmuse, et vähendada silmuse pindala. Nagu on näidatud joonisel 4.

Silmuse pindala vähendamiseks asetage silmus signaali ristumiskohta

8) Vältige eraldi toiteallikate kattumist erinevate kihtide vahel. Liigutage neid nii palju kui võimalik, vastasel juhul on toiteallika müra hõlpsasti ühendatud parasiitmahtuvuse kaudu.

9) Eraldage tundlikud komponendid. Mõned komponendid, näiteks faasilukuga silmused (PLL), on toiteallika müra suhtes väga tundlikud. Hoidke need toiteallikast võimalikult kaugel.

10) Asetage toitejuhe. Signaaliahela vähendamiseks saab müra vähendada, asetades toiteliini signaaliliini servale, nagu on näidatud joonisel 5.

Asetage toitejuhe signaaliliini kõrvale

11) Vältimaks toiteallika müra segamist trükkplaadi töös ja akumuleeritud müra, mis on põhjustatud toiteallika välistest häiretest, võib häirete teel (v.a kiirgus) ühendada maandusega möödaviigukondensaatori, nii et müra saab maapinnale suunata, et vältida teiste seadmete ja seadmete segamist.

Toiteallika müra tekib otseselt või kaudselt toiteallikast ja häirib vooluahelat. Selle mõju vooluringile allasurumisel tuleks järgida üldist põhimõtet. Ühest küljest tuleks toiteallika müra võimalikult palju ära hoida. Teisest küljest peaks vooluahela mõju minimeerima ka välismaailma või vooluringi mõju toiteallikale, et mitte halvendada toiteallika müra.