Virtalähteen ominaisimpedanssin aiheuttamaa hajautettua kohinaa. Korkeataajuisissa piireissä teholähteen kohinalla on suurempi vaikutus suurtaajuisiin signaaleihin. Siksi ensin tarvitaan hiljainen virtalähde. Puhdas maadoitus on yhtä tärkeä kuin puhdas virtalähde; yhteistilan kenttähäiriöitä. Viittaa virtalähteen ja maan väliseen meluun. Se on yhteismuotoisen jännitteen aiheuttama häiriö, jonka aiheuttaa häiriöpiirin muodostama silmukka ja tietyn teholähteen yhteinen vertailupinta. Sen arvo riippuu suhteellisesta sähkökentästä ja magneettikentästä. Vahvuus riippuu vahvuudesta.

In korkeataajuinen piirilevy, a more important type of interference is power supply noise. Through systematic analysis of the characteristics and causes of power noise on high-frequency PCB boards, combined with engineering applications, some very effective and simple solutions are proposed.

Virtalähteen melun analyysi

Virtalähteen melu tarkoittaa itse virtalähteen tai häiriön aiheuttamaa melua. Häiriö ilmenee seuraavissa asioissa:

1) Distributed noise caused by the inherent impedance of the power supply itself. In high-frequency circuits, power supply noise has a greater impact on high-frequency signals. Therefore, a low-noise power supply is first required. A clean ground is as important as a clean power source.

Ideally, the power supply has no impedance, so there is no noise. However, the actual power supply has a certain impedance, and the impedance is distributed on the entire power supply. Therefore, noise will also be superimposed on the power supply. Therefore, the impedance of the power supply should be reduced as much as possible, and it is best to have a dedicated power layer and ground layer. In high-frequency circuit design, it is generally better to design the power supply in the form of a layer than in the form of a bus, so that the loop can always follow the path with the least impedance. In addition, the power board must also provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB, so that the signal loop can be minimized, thereby reducing noise.

2) Sähköjohdon kytkentä. Se viittaa ilmiöön, että sen jälkeen, kun AC- tai DC-virtajohto on altistunut sähkömagneettisille häiriöille, virtajohto siirtää häiriön muihin laitteisiin. Tämä on tehonsyötön kohinan epäsuora häiriö suurtaajuuspiiriin. On huomattava, että virtalähteen kohina ei välttämättä synny itsestään, vaan se voi olla myös ulkoisen häiriön aiheuttamaa kohinaa, ja sitten tämä kohina on päällekkäin itsensä tuottaman kohinan kanssa (säteily tai johtuminen) häiritsemään muita piirejä. tai laitteita.

3) Yhteistilan kenttähäiriöt. Viittaa virtalähteen ja maan väliseen meluun. Se on yhteismuotoisen jännitteen aiheuttama häiriö, jonka aiheuttaa häiriöpiirin muodostama silmukka ja tietyn teholähteen yhteinen vertailupinta. Sen arvo riippuu suhteellisesta sähkökentästä ja magneettikentästä. Vahvuus riippuu vahvuudesta.

Tällä kanavalla Ic:n lasku aiheuttaa sarjavirtasilmukassa yhteismuotoisen jännitteen, joka vaikuttaa vastaanottoosaan. Jos magneettikenttä on hallitseva, sarjamaasilmukassa generoidun yhteismuotoisen jännitteen arvo on:

Vcm = — (△B/△t) × S (1) ΔB in the formula (1) is the change in magnetic induction intensity, Wb/m2; S is the area, m2.

Jos se on sähkömagneettinen kenttä, kun sen sähkökentän arvo tiedetään, sen indusoitu jännite on:

Vcm = (L×h×F×E/48) (2)

Yhtälö (2) pätee yleensä L = 150/F tai vähemmän, missä F on sähkömagneettisten aaltojen taajuus MHz.

Jos tämä raja ylittyy, suurimman indusoidun jännitteen laskeminen voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

Vcm = 2×h×E (3) 3) Differentiaalitilan kentän häiriö. Viittaa häiriöihin virtalähteen ja tulo- ja lähtövoimalinjojen välillä. Varsinaisessa piirilevysuunnittelussa kirjoittaja havaitsi, että sen osuus virtalähteen kohinassa on hyvin pieni, joten sitä ei ole tarpeen käsitellä tässä.

4) Linjojen välinen häiriö. Viittaa sähkölinjojen välisiin häiriöihin. Kun kahden eri rinnakkaisen piirin välillä on keskinäinen kapasitanssi C ja keskinäinen induktanssi M1-2, jos häiriölähdepiirissä on jännite VC ja virta IC, häiriöpiiri tulee näkyviin:

a. The voltage coupled through the capacitive impedance is

Vcm = Rv*C1-2*△Vc/△t (4)

Kaavassa (4) Rv on häiriöpiirin lähipään resistanssin ja kaukopään resistanssin rinnakkaisarvo.

b. Series resistance through inductive coupling

V = M1-2*△Ic/△t (5)

Jos häiriölähteessä on yhteismuotoista kohinaa, linja-linjahäiriö esiintyy yleensä yhteismoodi- ja differentiaalimoodina.

Vastatoimenpiteet virtalähteen meluhäiriöiden poistamiseksi

In view of the different manifestations and causes of power supply noise interference analyzed above, the conditions under which they occur can be destroyed in a targeted manner, and the interference of power supply noise can be effectively suppressed. The solutions are:

1) Pay attention to the through holes on the board. The through hole requires an opening on the power layer to be etched to leave space for the through hole to pass through. If the opening of the power layer is too large, it will inevitably affect the signal loop, the signal will be forced to bypass, the loop area will increase, and the noise will increase. At the same time, if some signal lines are concentrated near the opening and share this loop, the common impedance will cause crosstalk.

2) Aseta virtalähteen melusuodatin. Se voi tehokkaasti vaimentaa virtalähteen sisällä olevaa melua ja parantaa järjestelmän häiriöntorjuntaa ja turvallisuutta. Ja se on kaksisuuntainen radiotaajuussuodatin, joka ei vain suodata pois sähköjohdosta tulevaa meluhäiriötä (estääkseen häiriöitä muista laitteista), vaan myös suodattaa itsensä tuottaman kohinan (muiden laitteiden häiriöiden välttämiseksi). ) ja häiritsee sarjatilan yleistä tilaa. Molemmilla on estävä vaikutus.

3) Tehonerotusmuuntaja. Erottele signaalikaapelin tehosilmukka tai yhteismuotoinen maasilmukka, se voi tehokkaasti eristää korkealla taajuudella syntyvän yhteisen tilan silmukkavirran.

4) Virtalähteen säädin. Puhtaamman virtalähteen palauttaminen voi vähentää huomattavasti virtalähteen melutasoa.

5) Johdotus. Virtalähteen tulo- ja lähtölinjoja ei saa sijoittaa dielektrisen levyn reunaan, muuten on helppo synnyttää säteilyä ja häiritä muita piirejä tai laitteita.

6) Separate analog and digital power supplies. High-frequency devices are generally very sensitive to digital noise, so the two should be separated and connected together at the entrance of the power supply. If the signal needs to span both analog and digital parts, a loop can be placed at the signal span to reduce the loop area.

7) Vältä erillisten virtalähteiden päällekkäisyyttä eri kerrosten välillä. Porrastele niitä niin paljon kuin mahdollista, muuten virtalähteen kohina kytkeytyy helposti loiskapasitanssin kautta.

8) Eristä herkät komponentit. Jotkut komponentit, kuten vaihelukitut silmukat (PLL), ovat erittäin herkkiä virtalähteen kohinalle. Pidä ne mahdollisimman kaukana virtalähteestä.

9) Liitäntäjohtimia varten tarvitaan riittävästi maadoitusjohtoja. Jokaisella signaalilla on oltava oma erillinen signaalisilmukka, ja signaalin ja silmukan silmukka-alue on mahdollisimman pieni, eli signaalin ja silmukan on oltava rinnakkaiset.

10) Place the power cord. In order to reduce the signal loop, the noise can be reduced by placing the power line on the edge of the signal line.

11) Jotta virtalähteen melu ei häiritse piirilevyä ja ulkoisten häiriötekijöiden aiheuttamaa kumulatiivista kohinaa teholähteeseen, voidaan häiriötiellä (paitsi säteilyä) kytkeä ohituskondensaattori maahan niin, että melu voidaan ohittaa maahan muiden laitteiden ja laitteiden häiritsemisen välttämiseksi.

tiivistettynä

Virtalähteen kohina syntyy suoraan tai epäsuorasti virtalähteestä ja häiritsee piiriä. Vaimentettaessa sen vaikutusta piiriin tulee noudattaa yleistä periaatetta. Toisaalta virtalähteen melu tulee estää mahdollisimman paljon. Piirin vaikutuksen tulee toisaalta myös minimoida ulkomaailman tai piirin vaikutus virtalähteeseen, jotta virtalähteen kohina ei huonone.