In nagyfrekvenciás PCB kártya, az interferencia fontosabb típusa a tápegység zaja. A szerző a nagyfrekvenciás nyomtatott áramköri kártyákon fellépő teljesítményzaj jellemzőinek és okainak szisztematikus elemzésével néhány nagyon hatékony és egyszerű megoldást javasol a mérnöki alkalmazásokkal kombinálva.

A tápegység zajának elemzése

A tápegység zaja maga a tápegység által keltett vagy zavarok által keltett zaj. Az interferencia a következő szempontokban nyilvánul meg:

1) Magának a tápegységnek a belső impedanciája által okozott elosztott zaj. A nagyfrekvenciás áramkörökben a tápfeszültség zaja nagyobb hatással van a nagyfrekvenciás jelekre. Ezért először alacsony zajszintű tápegységre van szükség. A tiszta föld ugyanolyan fontos, mint a tiszta áramforrás. A teljesítmény jelleggörbe az 1. ábrán látható módon látható.

Teljesítmény hullámforma

Amint az 1. ábrán látható, a tápegységnek ideális körülmények között nincs impedanciája, így nincs zaj. A tényleges tápegységnek azonban van egy bizonyos impedanciája, és az impedancia a teljes tápegységen megoszlik, ezért a zaj is rákerül a tápegységre. Ezért a tápegység impedanciáját a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell, és a legjobb, ha van egy dedikált tápréteg és földréteg. A nagyfrekvenciás áramkörök tervezésénél általában célszerűbb a tápegységet rétegként, mint buszként kialakítani, hogy a hurok mindig a legkisebb impedanciával tudja követni az utat. Ezenkívül a tápegységnek jelhurkot is kell biztosítania a PCB-n lévő összes generált és vett jel számára, hogy a jelhurok minimalizálható legyen, ezáltal csökkentve a zajt.

2) Közös módú terepi interferencia. A tápegység és a föld közötti zajra utal. Ez a zavart áramkör és egy bizonyos tápegység közös referenciafelülete által alkotott hurok által okozott közös módusú feszültség által okozott interferencia. Értéke a relatív elektromos tértől és a mágneses tértől függ. Az erő az erőtől függ. A 2. ábrán látható módon.

Közös módú interferencia

Ezen a csatornán az Ic csökkenése közös módú feszültséget okoz a soros áramhurokban, ami a vevő részt érinti. Ha a mágneses tér domináns, a soros földhurokban generált közös módusú feszültség értéke:

Közös üzemmódú feszültség

Az (1) képletben ΔB a mágneses fluxussűrűség változása, Wb/m2; S a terület, m2.

Ha elektromágneses térről van szó, akkor ha ismert az elektromos térértéke, akkor az indukált feszültsége az

Induktív feszültség

A (2) egyenlet általában L=150/F vagy annál kisebb értékre vonatkozik, ahol F az elektromágneses hullámok frekvenciája MHz-ben.

A szerző tapasztalata a következő: Ha ezt a határt túllépjük, a maximális indukált feszültség kiszámítása egyszerűsíthető:

Maximális indukált feszültség

3) Differenciális módú mezőinterferencia. A tápegység és a bemeneti és kimeneti tápvezetékek közötti interferenciára utal. A tényleges NYÁK tervezésnél a szerző azt tapasztalta, hogy aránya a tápzajban igen csekély, ezért itt nem szükséges tárgyalni.

4) Vonalközi interferencia. Az elektromos vezetékek közötti interferenciára utal. Ha két különböző párhuzamos áramkör között kölcsönös C kapacitás és M1-2 kölcsönös induktivitás van, ha VC feszültség és IC áram van az interferenciaforrás áramkörében, a zavart áramkör jelenik meg:

A. A kapacitív impedancián keresztül csatolt feszültség:

Kapacitív impedancián keresztül csatolt feszültség

A (4) képletben az RV a zavaró áramkör közeli és távoli ellenállásának párhuzamos értéke.

B. Soros ellenállás induktív csatoláson keresztül

Soros ellenállás induktív csatoláson keresztül

Ha az interferenciaforrásban közös módú zaj van, a vonal-vonal interferencia általában közös módú és differenciális módú.

5) Tápvezeték-csatlakozás. Arra a jelenségre utal, hogy miután az AC vagy DC tápkábel elektromágneses interferenciának van kitéve, a tápkábel továbbítja az interferenciát más eszközöknek. Ez a tápegység zajának közvetett interferenciája a nagyfrekvenciás áramkörben. Meg kell jegyezni, hogy a tápegység zaja nem feltétlenül önmagától jön létre, hanem lehet külső interferencia által kiváltott zaj is, majd ezt a zajt a saját maga által keltett zajjal (sugárzással vagy vezetéssel) illeszti be, hogy zavarja más áramkörök működését. vagy eszközöket.

Ellenintézkedések a tápegység zajinterferenciájának kiküszöbölésére

Tekintettel az áramellátási zaj interferenciájának fentebb elemzett különböző megnyilvánulásaira és okaira, célzottan tönkretehetők azok a körülmények, amelyek között előfordul, és hatékonyan elnyomható a tápzaj zavarása. A megoldások a következők: 1) Ügyeljen a tábla átmenő furataira. Az átmenő lyukhoz egy nyílást kell maratni a teljesítményrétegen, hogy helyet hagyjon az átmenő lyukon keresztül. Ha túl nagy a teljesítményréteg nyílása, az elkerülhetetlenül hatással lesz a jelhurokra, a jel kikerülésre kényszerül, a hurok területe megnő, és a zaj is nő. Ugyanakkor, ha néhány jelvezeték a nyílás közelében koncentrálódik, és megosztja ezt a hurkot, a közös impedancia áthallást okoz. Lásd a 3. ábrát.

Kerülje meg a jeláramkör közös útját

2) A csatlakozóvezetékekhez elegendő földelővezeték szükséges. Minden jelnek saját dedikált jelhurokkal kell rendelkeznie, és a jel és a hurok hurokterülete a lehető legkisebb legyen, vagyis a jelnek és a huroknak párhuzamosnak kell lenniük.

3) Helyezzen be egy tápegység zajszűrőt. Hatékonyan elnyomja a tápegységen belüli zajt, és javítja a rendszer interferenciáját és biztonságát. És ez egy kétirányú rádiófrekvenciás szűrő, amely nem csak a tápvezetékből származó zaj interferenciát képes kiszűrni (hogy megakadályozza a többi berendezés interferenciáját), hanem kiszűri a saját maga által keltett zajt is (hogy elkerülje az interferenciát más berendezésekkel). ), és zavarják a soros módú közös módot. Mindkettő gátló hatású.

4) Tápfeszültség leválasztó transzformátor. Válassza le a jelkábel táphurkát vagy közös módú földhurkát, ez hatékonyan képes elkülöníteni a nagyfrekvencián generált közös módú hurokáramot.

5) Tápfeszültség szabályozó. A tisztább tápegység visszanyerése nagymértékben csökkentheti a tápegység zajszintjét.

6) Bekötés. A tápegység bemeneti és kimeneti vezetékeit nem szabad a dielektromos kártya szélére fektetni, különben könnyen sugárzás keletkezhet és zavarhatja más áramkörök vagy berendezések működését.

7) Az analóg és a digitális tápegységet külön kell választani. A nagyfrekvenciás készülékek általában nagyon érzékenyek a digitális zajra, ezért a kettőt külön kell választani és össze kell kötni a tápegység bejáratánál. Ha a jelnek az analóg és a digitális részeken is át kell terjednie, egy hurkot lehet elhelyezni a jeltartományon a hurokterület csökkentése érdekében. A 4. ábrán látható módon.

Helyezzen hurkot a jel kereszteződésébe, hogy csökkentse a hurok területét

8) Kerülje el a különálló tápegységek átfedését a különböző rétegek között. Léptesse el őket, amennyire csak lehetséges, különben a tápegység zaja könnyen csatolható a parazita kapacitáson keresztül.

9) Különítse el az érzékeny alkatrészeket. Egyes alkatrészek, mint például a fáziszárolt hurkok (PLL), nagyon érzékenyek a tápegység zajára. Tartsa őket a lehető legtávolabb a tápegységtől.

10) Helyezze be a tápkábelt. A jelhurok csökkentése érdekében a zaj csökkenthető, ha a tápvezetéket a jelvezeték szélére helyezzük, az 5. ábrán látható módon.

Helyezze a tápkábelt a jelvezeték mellé

11) Annak elkerülése érdekében, hogy a tápfeszültség zavarja az áramköri lapot, és a felhalmozott zaj, amelyet a tápegység külső zavarása okoz, az interferencia útján (kivéve a sugárzást) egy bypass kondenzátort lehet a földre csatlakoztatni, így a zaj kikerülhető a földre, hogy elkerülje a többi berendezés és eszköz zavarását.

A tápegység zaja közvetlenül vagy közvetve a tápegységből származik, és zavarja az áramkört. Az áramkörre gyakorolt ​​hatás elnyomásakor egy általános elvet kell követni. Egyrészt a tápfeszültség zaját lehetőleg meg kell akadályozni. Az áramkör befolyásának ezzel szemben minimálisra kell csökkentenie a külvilág vagy az áramkör befolyását a tápegységre, hogy ne rontsa a tápegység zaját.