In augstfrekvences PCB dēlis, svarīgāks traucējumu veids ir strāvas padeves troksnis. Sistemātiski analizējot augstfrekvences PCB plātņu jaudas trokšņa raksturlielumus un cēloņus, autore piedāvā dažus ļoti efektīvus un vienkāršus risinājumus kombinācijā ar inženiertehniskiem lietojumiem.

Strāvas padeves trokšņa analīze

Strāvas padeves troksnis attiecas uz troksni, ko rada pats barošanas avots vai ko izraisa traucējumi. Traucējumi izpaužas šādos aspektos:

1) Izkliedētais troksnis, ko izraisa paša barošanas avota raksturīgā pretestība. Augstfrekvences ķēdēs strāvas padeves troksnis vairāk ietekmē augstfrekvences signālus. Tāpēc vispirms ir nepieciešams zema trokšņa līmeņa barošanas avots. Tīra zeme ir tikpat svarīga kā tīrs enerģijas avots. Jaudas raksturlielums parādīts kā 1. att.

Jaudas viļņu forma

Kā redzams 1. attēlā, barošanas avotam ideālos apstākļos nav pretestības, tāpēc nav trokšņa. Tomēr faktiskajam barošanas blokam ir noteikta pretestība, un pretestība tiek sadalīta pa visu barošanas avotu, tāpēc troksnis tiks uzklāts arī uz barošanas avotu. Tāpēc pēc iespējas jāsamazina barošanas avota pretestība, un vislabāk ir izveidot īpašu strāvas slāni un zemes slāni. Augstfrekvences ķēdes projektēšanā parasti ir labāk veidot barošanas avotu slāņa formā, nevis kopnes formā, lai cilpa vienmēr varētu sekot ceļam ar vismazāko pretestību. Turklāt barošanas platei ir jānodrošina arī signāla cilpa visiem ģenerētajiem un saņemtajiem signāliem uz PCB, lai signāla cilpu varētu samazināt līdz minimumam, tādējādi samazinot troksni.

2) Kopējā režīma lauka traucējumi. Attiecas uz troksni starp barošanas avotu un zemi. Tie ir traucējumi, ko izraisa kopējā režīma spriegums, ko rada cilpa, ko veido traucētā ķēde un noteikta barošanas avota kopējā atskaites virsma. Tās vērtība ir atkarīga no relatīvā elektriskā lauka un magnētiskā lauka. Spēks ir atkarīgs no spēka. Kā parādīts 2. attēlā.

Kopējā režīma traucējumi

Šajā kanālā Ic kritums izraisīs kopējā režīma spriegumu virknes strāvas cilpā, kas ietekmēs uztverošo daļu. Ja dominējošais ir magnētiskais lauks, sērijveida zemējuma kontūrā ģenerētā kopējā režīma sprieguma vērtība ir:

Kopējā režīma spriegums

Formulā (1) ΔB ir magnētiskās plūsmas blīvuma izmaiņas, Wb/m2; S ir platība, m2.

Ja tas ir elektromagnētiskais lauks, kad tā elektriskā lauka vērtība ir zināma, tā inducētais spriegums ir

Induktīvais spriegums

Vienādojums (2) parasti attiecas uz L=150/F vai mazāku, kur F ir elektromagnētisko viļņu frekvence MHz.

Autora pieredze ir šāda: Ja šī robeža tiek pārsniegta, maksimālā inducētā sprieguma aprēķinu var vienkāršot šādi:

Maksimālais inducētais spriegums

3) Diferenciālā režīma lauka traucējumi. Attiecas uz traucējumiem starp barošanas avotu un ieejas un izejas strāvas līnijām. Faktiskajā PCB projektēšanā autors konstatēja, ka tā īpatsvars barošanas bloka troksnī ir ļoti mazs, tāpēc šeit nav nepieciešams to apspriest.

4) Starplīniju traucējumi. Attiecas uz traucējumiem starp elektropārvades līnijām. Ja starp divām dažādām paralēlām ķēdēm ir savstarpēja kapacitāte C un savstarpēja induktivitāte M1-2, ja traucējumu avota ķēdē ir spriegums VC un strāva IC, traucētā ķēde parādīsies:

A. Spriegums, kas savienots caur kapacitatīvo pretestību, ir

Spriegums savienots caur kapacitatīvo pretestību

Formulā (4) RV ir traucētās ķēdes tuvās un tālākās pretestības paralēlā vērtība.

B. Sērijas pretestība, izmantojot induktīvo savienojumu

Sērijas pretestība, izmantojot induktīvo savienojumu

Ja traucējumu avotā ir kopēja režīma troksnis, līnijas-līnijas traucējumi parasti izpaužas kopējā režīma un diferenciālā režīma formā.

5) Strāvas līnijas savienojums. Tas attiecas uz parādību, ka pēc tam, kad maiņstrāvas vai līdzstrāvas strāvas vads ir pakļauts elektromagnētiskiem traucējumiem, strāvas vads pārraida traucējumus uz citām ierīcēm. Tas ir netieša strāvas padeves trokšņa iejaukšanās augstfrekvences ķēdē. Jāņem vērā, ka barošanas avota troksni ne vienmēr rada pats, bet tas var būt arī ārēju traucējumu radīts troksnis, un pēc tam šo troksni pārklāj ar paša radīto troksni (radiāciju vai vadīšanu), lai traucētu citām ķēdēm. vai ierīcēm.

Pretpasākumi, lai novērstu strāvas padeves trokšņa traucējumus

Ņemot vērā dažādas iepriekš analizētās barošanas avota trokšņu izpausmes un cēloņus, apstākļus, kādos tas rodas, var mērķtiecīgi iznīcināt, un barošanas avota trokšņa traucējumus var efektīvi novērst. Risinājumi ir šādi: 1) Pievērsiet uzmanību caurumiem uz dēļa. Caurejas caurumam ir nepieciešams iegravēt atvērumu uz barošanas slāņa, lai atstātu vietu cauruma caurumam. Ja strāvas slāņa atvērums ir pārāk liels, tas neizbēgami ietekmēs signāla cilpu, signāls būs spiests apiet, palielināsies cilpas laukums un palielināsies troksnis. Tajā pašā laikā, ja dažas signāla līnijas ir koncentrētas netālu no atveres un koplieto šo cilpu, kopējā pretestība izraisīs šķērsrunu. Skatīt 3. attēlu.

Apiet signāla ķēdes kopējo ceļu

2) Savienojuma vadiem ir nepieciešams pietiekami daudz zemējuma vadu. Katram signālam ir jābūt savai īpašai signāla cilpai, un signāla un cilpas cilpas laukumam jābūt pēc iespējas mazākam, tas ir, signālam un cilpai jābūt paralēliem.

3) Novietojiet barošanas avota trokšņa filtru. Tas var efektīvi nomākt troksni barošanas avotā un uzlabot sistēmas prettraucējumu un drošību. Un tas ir divvirzienu radiofrekvenču filtrs, kas var ne tikai filtrēt no elektropārvades līnijas radītos trokšņus (lai novērstu traucējumus no citām iekārtām), bet arī filtrēt pašu radīto troksni (lai izvairītos no traucējumiem ar citām iekārtām ), un traucē seriālā režīma kopējo režīmu. Abiem ir inhibējoša iedarbība.

4) Strāvas izolācijas transformators. Atdaliet signāla kabeļa barošanas cilpu vai kopējā režīma zemējuma cilpu, tā var efektīvi izolēt kopējā režīma cilpas strāvu, kas ģenerēta augstajā frekvencē.

5) Barošanas avota regulators. Tīrāka barošanas avota atgūšana var ievērojami samazināt barošanas avota trokšņa līmeni.

6) Elektroinstalācija. Barošanas avota ieejas un izejas līnijas nedrīkst novietot uz dielektriskās plates malas, pretējā gadījumā ir viegli radīt starojumu un traucēt citām ķēdēm vai iekārtām.

7) Analogais un digitālais barošanas avots ir jāatdala. Augstfrekvences ierīces parasti ir ļoti jutīgas pret digitālo troksni, tāpēc tās ir jāatdala un jāsavieno kopā pie barošanas avota ieejas. Ja signālam ir jāietver gan analogā, gan digitālā daļa, signāla diapazonā var ievietot cilpu, lai samazinātu cilpas laukumu. Kā parādīts 4. attēlā.

Novietojiet cilpu pie signāla krustojuma, lai samazinātu cilpas laukumu

8) Izvairieties no atsevišķu barošanas avotu pārklāšanās starp dažādiem slāņiem. Sakārtojiet tos, cik vien iespējams, pretējā gadījumā barošanas avota troksnis ir viegli savienots ar parazītu kapacitāti.

9) Izolējiet jutīgās sastāvdaļas. Daži komponenti, piemēram, fāzes bloķēšanas cilpas (PLL), ir ļoti jutīgi pret strāvas padeves troksni. Turiet tos pēc iespējas tālāk no barošanas avota.

10) Novietojiet strāvas vadu. Lai samazinātu signāla cilpu, troksni var samazināt, novietojot strāvas līniju uz signāla līnijas malas, kā parādīts 5. attēlā.

Novietojiet strāvas vadu blakus signāla līnijai

11) Lai novērstu strāvas padeves trokšņa traucējumus shēmas platē un uzkrāto troksni, ko rada ārējie traucējumi barošanas avotam, traucējumu ceļā (izņemot starojumu) var pieslēgt zemei ​​apvada kondensatoru, lai troksni var novirzīt uz zemi, lai izvairītos no citu iekārtu un ierīču iejaukšanās.

Strāvas padeves troksnis tieši vai netieši rodas no barošanas avota un traucē ķēdei. Apspiežot tā ietekmi uz ķēdi, jāievēro vispārējs princips. No vienas puses, pēc iespējas jānovērš strāvas padeves troksnis. No otras puses, ķēdes ietekmei ir arī jāsamazina ārpasaules vai ķēdes ietekme uz barošanas avotu, lai nepasliktinātu strāvas padeves troksni.