In høyfrekvente PCB bord, en viktigere type interferens er strømforsyningsstøy. Ved å systematisk analysere egenskapene og årsakene til strømstøy på høyfrekvente PCB-kort, legger forfatteren frem noen svært effektive og enkle løsninger i kombinasjon med ingeniørapplikasjoner.

Analysis of power supply noise

Strømforsyningsstøy refererer til støyen som genereres av selve strømforsyningen eller indusert av forstyrrelser. Interferensen kommer til uttrykk i følgende aspekter:

1) Distribuert støy forårsaket av den iboende impedansen til selve strømforsyningen. I høyfrekvente kretser har strømforsyningsstøy større innvirkning på høyfrekvente signaler. Derfor kreves det først en støysvak strømforsyning. En ren grunn er like viktig som en ren strømkilde. Effektkarakteristikken er vist som i fig. 1.

Kraftbølgeform

Som det fremgår av figur 1, har strømforsyningen under ideelle forhold ingen impedans, så det er ingen støy. Imidlertid har den faktiske strømforsyningen en viss impedans, og impedansen fordeles på hele strømforsyningen, derfor vil støy også legges over strømforsyningen. Derfor bør impedansen til strømforsyningen reduseres så mye som mulig, og det er best å ha et dedikert strømlag og jordlag. Ved høyfrekvent kretsdesign er det generelt bedre å designe strømforsyningen i form av et lag enn i form av en buss, slik at sløyfen alltid kan følge banen med minst impedans. I tillegg må strømkortet også gi en signalsløyfe for alle genererte og mottatte signaler på kretskortet, slik at signalsløyfen kan minimeres og dermed redusere støy.

2) Feltinterferens i fellesmodus. Refererer til støyen mellom strømforsyningen og bakken. Det er interferensen forårsaket av fellesmodusspenningen forårsaket av sløyfen dannet av den forstyrrede kretsen og den felles referanseoverflaten til en viss strømforsyning. Verdien avhenger av det relative elektriske feltet og magnetfeltet. Styrken avhenger av styrken. Som vist i figur 2.

Common mode interference

På denne kanalen vil et fall i Ic forårsake en common-mode spenning i seriestrømsløyfen, som vil påvirke mottaksdelen. Hvis magnetfeltet er dominerende, er verdien av fellesmodusspenningen generert i seriejordsløyfen:

Common mode spenning

I formel (1) er ΔB endringen i magnetisk flukstetthet, Wb/m2; S er arealet, m2.

If it is an electromagnetic field, when its electric field value is known, its induced voltage is

Induktiv spenning

Ligning (2) gjelder generelt for L=150/F eller mindre, hvor F er frekvensen til elektromagnetiske bølger i MHz.

Forfatterens erfaring er: Hvis denne grensen overskrides, kan beregningen av maksimal indusert spenning forenkles til:

Maksimal indusert spenning

3) Differential mode field interference. Refers to the interference between the power supply and the input and output power lines. In the actual PCB design, the author found that its proportion in the power supply noise is very small, so it is not necessary to discuss it here.

4) Inter-line interferens. Refererer til interferens mellom kraftledninger. Når det er gjensidig kapasitans C og gjensidig induktans M1-2 mellom to forskjellige parallelle kretser, hvis det er spenning VC og strøm IC i interferenskildekretsen, vil den forstyrrede kretsen vises:

A. Spenningen koblet gjennom kapasitiv impedans er

Spenning koblet gjennom kapasitiv impedans

I formel (4) er RV parallellverdien til nær-endemotstanden og fjernmotstanden til den forstyrrede kretsen.

B. Seriemotstand gjennom induktiv kobling

Seriemotstand gjennom induktiv kobling

Hvis det er fellesmodusstøy i interferenskilden, har linje-til-linje-interferensen vanligvis form av fellesmodus og differensialmodus.

5) Kraftledningskobling. Det refererer til fenomenet at etter at AC- eller DC-strømledningen er utsatt for elektromagnetisk interferens, overfører strømledningen interferensen til andre enheter. Dette er den indirekte forstyrrelsen av strømforsyningsstøy til høyfrekvenskretsen. Det skal bemerkes at støyen fra strømforsyningen ikke nødvendigvis genereres av seg selv, men kan også være støyen indusert av ekstern interferens, og deretter overlappe denne støyen med støyen som genereres av seg selv (stråling eller ledning) for å forstyrre andre kretser eller enheter.

Mottiltak for å eliminere forstyrrelser fra strømforsyningsstøy

I lys av de forskjellige manifestasjonene og årsakene til strømforsyningsstøyinterferens analysert ovenfor, kan forholdene som det oppstår under ødelegges på en målrettet måte, og interferensen av strømforsyningsstøy kan effektivt undertrykkes. Løsningene er som følger: 1) Vær oppmerksom på de gjennomgående hullene på brettet. Det gjennomgående hullet krever at en åpning på kraftlaget skal etses for å gi plass til det gjennomgående hullet. Hvis åpningen av kraftlaget er for stor, vil det uunngåelig påvirke signalsløyfen, signalet vil bli tvunget til å omgå, sløyfeområdet vil øke, og støyen vil øke. På samme tid, hvis noen signallinjer er konsentrert nær åpningen og deler denne sløyfen, vil den felles impedansen forårsake krysstale. Se figur 3.

Omgå den vanlige banen til signalkretsen

2) Tilstrekkelige jordledninger kreves for tilkoblingsledningene. Hvert signal må ha sin egen dedikerte signalsløyfe, og sløyfeområdet til signalet og sløyfen er så lite som mulig, det vil si at signalet og sløyfen må være parallelle.

3) Plasser et støyfilter for strømforsyningen. Det kan effektivt undertrykke støyen inne i strømforsyningen og forbedre anti-interferensen og sikkerheten til systemet. Og det er et toveis radiofrekvensfilter, som ikke bare kan filtrere ut støyinterferensen introdusert fra kraftledningen (for å forhindre interferens fra annet utstyr), men også filtrere ut støyen som genereres av seg selv (for å unngå interferens med annet utstyr ), og forstyrrer den serielle modusen fellesmodus. Begge har en hemmende effekt.

4) Power isolation transformer. Separate the power loop or the common mode ground loop of the signal cable, it can effectively isolate the common mode loop current generated in the high frequency.

5) Strømforsyningsregulator. Å gjenvinne en renere strømforsyning kan redusere støynivået til strømforsyningen betraktelig.

6) Kabling. Inngangs- og utgangslinjene til strømforsyningen bør ikke legges på kanten av det dielektriske kortet, ellers er det lett å generere stråling og forstyrre andre kretser eller utstyr.

7) Den analoge og digitale strømforsyningen bør skilles. Høyfrekvente enheter er generelt svært følsomme for digital støy, så de to bør skilles og kobles sammen ved inngangen til strømforsyningen. Hvis signalet må spenne over både analoge og digitale deler, kan en sløyfe plasseres ved signalspennet for å redusere sløyfeområdet. Som vist i figur 4.

Plasser en sløyfe ved signalkrysset for å redusere sløyfeområdet

8) Unngå overlapping av separate strømforsyninger mellom forskjellige lag. Forskyv dem så mye som mulig, ellers kobles strømforsyningsstøyen enkelt gjennom parasittisk kapasitans.

9) Isoler sensitive komponenter. Noen komponenter, for eksempel faselåste sløyfer (PLL), er svært følsomme for strømforsyningsstøy. Hold dem så langt unna strømforsyningen som mulig.

10) Plasser strømledningen. For å redusere signalsløyfen kan støyen reduseres ved å plassere kraftledningen på kanten av signallinjen, som vist i figur 5.

Plasser strømledningen ved siden av signallinjen

11) For å forhindre at strømforsyningsstøyen forstyrrer kretskortet og den akkumulerte støyen forårsaket av ekstern interferens på strømforsyningen, kan en bypass-kondensator kobles til bakken i interferensbanen (bortsett fra stråling), slik at støyen kan omgås til bakken for å unngå forstyrrelse av annet utstyr og enheter.

Strømforsyningsstøy genereres direkte eller indirekte fra strømforsyningen og forstyrrer kretsen. Når du undertrykker dens innvirkning på kretsen, bør et generelt prinsipp følges. På den ene siden bør strømforsyningsstøyen forhindres så mye som mulig. Kretsens påvirkning bør derimot også minimere påvirkningen fra omverdenen eller kretsen på strømforsyningen, for ikke å forverre støyen fra strømforsyningen.