In PCB de alta frecuencia placa, un tipo de interferencia máis importante é o ruído da fonte de alimentación. Ao analizar sistemáticamente as características e as causas do ruído de enerxía en placas de PCB de alta frecuencia, o autor presenta algunhas solucións moi eficaces e sinxelas en combinación con aplicacións de enxeñería.

Análise do ruído da fonte de alimentación

O ruído da fonte de alimentación refírese ao ruído xerado pola propia fonte de alimentación ou inducido por perturbacións. A interferencia maniféstase nos seguintes aspectos:

1) Ruído distribuído causado pola impedancia inherente da propia fonte de alimentación. Nos circuítos de alta frecuencia, o ruído da fonte de alimentación ten un maior impacto nos sinais de alta frecuencia. Polo tanto, primeiro é necesaria unha fonte de enerxía de baixo ruído. Un terreo limpo é tan importante como unha fonte de enerxía limpa. A característica de potencia móstrase como na figura 1.

Forma de onda de potencia

Como se pode ver na Figura 1, a fonte de alimentación en condicións ideais non ten impedancia, polo que non hai ruído. Non obstante, a fonte de alimentación real ten unha certa impedancia e a impedancia distribúese por toda a fonte de alimentación, polo que o ruído tamén se superpoñerá á fonte de alimentación. Polo tanto, a impedancia da fonte de alimentación debe reducirse o máximo posible e é mellor ter unha capa de enerxía e unha capa de terra dedicadas. No deseño de circuítos de alta frecuencia, xeralmente é mellor deseñar a fonte de alimentación en forma de capa que en forma de bus, para que o bucle sempre poida seguir o camiño coa menor impedancia. Ademais, a placa de alimentación tamén debe proporcionar un bucle de sinal para todos os sinais xerados e recibidos na PCB, de xeito que o bucle de sinal se poida minimizar, reducindo así o ruído.

2) Interferencia de campo de modo común. Refírese ao ruído entre a fonte de alimentación e a terra. É a interferencia causada pola tensión de modo común causada polo bucle formado polo circuíto interferido e a superficie de referencia común dunha determinada fonte de alimentación. O seu valor depende do campo eléctrico relativo e do campo magnético. A forza depende da forza. Como se mostra na figura 2.

Interferencia de modo común

Nesta canle, unha caída de Ic provocará unha tensión de modo común no bucle de corrente en serie, que afectará á parte receptora. Se o campo magnético é dominante, o valor da tensión de modo común xerada no bucle de terra en serie é:

Tensión de modo común

Na fórmula (1), ΔB é o cambio na densidade de fluxo magnético, Wb/m2; S é a área, m2.

Se é un campo electromagnético, cando se coñece o seu valor de campo eléctrico, a súa tensión inducida é

Tensión indutiva

A ecuación (2) aplícase xeralmente a L=150/F ou menos, onde F é a frecuencia das ondas electromagnéticas en MHz.

A experiencia do autor é: Se se supera este límite, o cálculo da tensión máxima inducida pódese simplificar para:

Tensión máxima inducida

3) Interferencia de campo en modo diferencial. Refírese á interferencia entre a fonte de alimentación e as liñas de alimentación de entrada e saída. No deseño do PCB real, o autor descubriu que a súa proporción no ruído da fonte de alimentación é moi pequena, polo que non é necesario discutilo aquí.

4) Interferencia entre liñas. Refírese á interferencia entre liñas eléctricas. Cando hai unha capacidade mutua C e unha inductancia mutua M1-2 entre dous circuítos paralelos diferentes, se hai tensión VC e corrente IC no circuíto da fonte de interferencia, aparecerá o circuíto interferido:

A. A tensión acoplada a través da impedancia capacitiva é

Tensión acoplada mediante impedancia capacitiva

Na fórmula (4), RV é o valor paralelo da resistencia do extremo próximo e da resistencia do extremo afastado do circuíto interferido.

B. Resistencia en serie mediante acoplamento indutivo

Resistencia en serie mediante acoplamento indutivo

Se hai ruído de modo común na fonte de interferencia, a interferencia liña a liña xeralmente toma a forma de modo común e modo diferencial.

5) Acoplamento da liña eléctrica. Refírese ao fenómeno de que despois de que o cable de alimentación de CA ou CC se someta a interferencia electromagnética, o cable de alimentación transmite a interferencia a outros dispositivos. Esta é a interferencia indirecta do ruído da fonte de alimentación ao circuíto de alta frecuencia. Hai que ter en conta que o ruído da fonte de alimentación non é necesariamente xerado por si mesmo, senón que tamén pode ser o ruído inducido por interferencias externas, e despois superpoñer este ruído co ruído xerado por si mesma (radiación ou condución) para interferir con outros circuítos. ou dispositivos.

Contramedidas para eliminar a interferencia de ruído da fonte de alimentación

Tendo en conta as diferentes manifestacións e causas da interferencia do ruído da fonte de alimentación analizadas anteriormente, as condicións nas que se producen poden ser destruídas de forma específica e a interferencia do ruído da fonte de alimentación pódese suprimir de forma eficaz. As solucións son as seguintes: 1) Presta atención aos orificios pasantes do taboleiro. O buraco pasante require unha abertura na capa de enerxía que se vai gravar para deixar espazo para o paso do burato pasante. Se a abertura da capa de enerxía é demasiado grande, inevitablemente afectará ao bucle de sinal, o sinal será obrigado a ignorar, a área do bucle aumentará e o ruído aumentará. Ao mesmo tempo, se algunhas liñas de sinal se concentran preto da abertura e comparten este bucle, a impedancia común provocará a diafonía. Vexa a figura 3.

Evita o camiño común do circuíto de sinal

2) Requírense suficientes cables de terra para os cables de conexión. Cada sinal debe ter o seu propio bucle de sinal dedicado, e a área do bucle do sinal e do bucle é o máis pequena posible, é dicir, o sinal e o bucle deben ser paralelos.

3) Coloque un filtro de ruído da fonte de alimentación. Pode suprimir eficazmente o ruído dentro da fonte de alimentación e mellorar a antiinterferencia e a seguridade do sistema. E é un filtro de radiofrecuencia bidireccional, que non só pode filtrar a interferencia de ruído introducida desde a liña eléctrica (para evitar interferencias doutros equipos), senón tamén filtrar o ruído xerado por si mesmo (para evitar interferencias con outros equipos). ), e interferir co modo común do modo serie. Ambos teñen un efecto inhibidor.

4) Transformador de illamento de potencia. Separe o bucle de alimentación ou o bucle de terra de modo común do cable de sinal, pode illar eficazmente a corrente de bucle de modo común xerada na alta frecuencia.

5) Regulador de alimentación. Recuperar unha fonte de alimentación máis limpa pode reducir moito o nivel de ruído da fonte de alimentación.

6) Cableado. As liñas de entrada e saída da fonte de alimentación non deben colocarse no bordo da placa dieléctrica, se non, é fácil xerar radiación e interferir con outros circuítos ou equipos.

7) A fonte de alimentación analóxica e dixital debe estar separada. Os dispositivos de alta frecuencia son xeralmente moi sensibles ao ruído dixital, polo que os dous deben estar separados e conectados xuntos na entrada da fonte de alimentación. Se o sinal necesita abarcar tanto as partes analóxicas como as dixitais, pódese colocar un bucle no intervalo de sinal para reducir a área do bucle. Como se mostra na figura 4.

Coloque un bucle no cruce de sinal para reducir a área do bucle

8) Evite a superposición de fontes de alimentación separadas entre diferentes capas. Escalonaos o máximo posible, se non, o ruído da fonte de alimentación acoplase facilmente mediante a capacidade parasitaria.

9) Illar os compoñentes sensibles. Algúns compoñentes, como os bucles de bloqueo de fase (PLL), son moi sensibles ao ruído da fonte de alimentación. Mantéñaos o máis lonxe posible da fonte de alimentación.

10) Coloque o cable de alimentación. Para reducir o bucle de sinal, o ruído pódese reducir colocando a liña eléctrica no bordo da liña de sinal, como se mostra na Figura 5.

Coloque o cable de alimentación xunto á liña de sinal

11) Para evitar que o ruído da fonte de alimentación interfira coa placa de circuíto e o ruído acumulado causado pola interferencia externa na fonte de alimentación, pódese conectar un condensador de derivación ao chan no camiño de interferencia (excepto a radiación), de xeito que o ruído pódese evitar ata o chan para evitar interferir con outros equipos e dispositivos.

O ruído da fonte de alimentación xérase directa ou indirectamente a partir da fonte de alimentación e interfire co circuíto. Ao suprimir o seu impacto no circuíto, débese seguir un principio xeral. Por unha banda, o ruído da fonte de alimentación debe evitarse na medida do posible. A influencia do circuíto, por outra banda, tamén debe minimizar a influencia do mundo exterior ou do circuíto na fonte de alimentación, para non empeorar o ruído da fonte de alimentación.