Porazdeljen hrup, ki ga povzroča lastna impedanca napajalnika. V visokofrekvenčnih vezjih ima šum napajalnika večji vpliv na visokofrekvenčne signale. Zato je najprej potreben nizkohrupni napajalnik. Čista tla so enako pomembna kot čista električna energija; motnje običajnega načina. Nanaša se na hrup med napajalnikom in tlemi. To je motnja, ki jo povzroči napetost skupnega načina, ki jo povzroči zanka, ki jo tvorita moteno vezje in skupna referenčna površina določenega napajalnika. Njegova vrednost je odvisna od relativnega električnega in magnetnega polja. Moč je odvisna od moči.

In visokofrekvenčni PCB, pomembnejša vrsta motenj je šum napajanja. S sistematično analizo značilnosti in vzrokov močnega hrupa na visokofrekvenčnih PCB ploščah v kombinaciji z inženirskimi aplikacijami je predlaganih nekaj zelo učinkovitih in enostavnih rešitev.

Analiza hrupa napajanja

Hrup napajalnika se nanaša na hrup, ki ga povzroča sam napajalnik ali ki ga povzročajo motnje. Interferenca se kaže v naslednjih vidikih:

1) Porazdeljen hrup, ki ga povzroča lastna impedanca samega napajalnika. V visokofrekvenčnih vezjih ima šum napajalnika večji vpliv na visokofrekvenčne signale. Zato je najprej potreben nizkohrupni napajalnik. Čista tla so enako pomembna kot čist vir energije.

V idealnem primeru napajalnik nima impedance, zato ni hrupa. Vendar ima dejanski napajalnik določeno impedanco in impedanca je porazdeljena na celotno napajanje. Zato se bo hrup prekrival tudi na napajalnik. Zato je treba impedanco napajalnika čim bolj zmanjšati, najbolje pa je imeti namensko napajalno plast in ozemljitveno plast. Pri načrtovanju visokofrekvenčnega vezja je na splošno bolje načrtovati napajanje v obliki plasti kot v obliki vodila, tako da lahko zanka vedno sledi poti z najmanjšo impedanco. Poleg tega mora napajalna plošča zagotoviti tudi signalno zanko za vse ustvarjene in prejete signale na PCB, tako da se lahko signalna zanka zmanjša in s tem zmanjša šum.

2) Sklop daljnovoda. Nanaša se na pojav, da potem, ko je napajalni kabel AC ali DC izpostavljen elektromagnetnim motnjam, napajalni kabel prenaša motnje na druge naprave. To je posredna motnja hrupa napajanja v visokofrekvenčnem vezju. Upoštevati je treba, da hrup napajalnika ni nujno generiran sam, ampak je lahko tudi hrup, ki ga povzročajo zunanje motnje, nato pa ta hrup prekrivajo s hrupom, ki ga ustvari sam (sevanje ali prevodnost), da bi motil druga vezja. ali naprave.

3) Motnje v polju Common Mode. Nanaša se na hrup med napajalnikom in tlemi. To je motnja, ki jo povzroči napetost skupnega načina, ki jo povzroči zanka, ki jo tvorita moteno vezje in skupna referenčna površina določenega napajalnika. Njegova vrednost je odvisna od relativnega električnega in magnetnega polja. Moč je odvisna od moči.

Na tem kanalu bo padec Ic povzročil napetost skupnega načina v serijski tokovni zanki, kar bo vplivalo na sprejemni del. Če je magnetno polje prevladujoče, je vrednost skupne napetosti, ustvarjene v serijski ozemljitveni zanki:

Vcm = — (△B/△t) × S (1) ΔB v formuli (1) je sprememba intenzivnosti magnetne indukcije, Wb/m2; S je površina, m2.

Če je elektromagnetno polje, ko je njegova vrednost električnega polja znana, je njegova inducirana napetost:

Vcm = (D×v×F×E/48) (2)

Enačba (2) na splošno velja za L=150/F ali manj, kjer je F frekvenca elektromagnetnih valov v MHz.

Če je ta meja presežena, se lahko izračun največje inducirane napetosti poenostavi na:

Vcm = 2×h×E (3) 3) Motnje polja diferencialnega načina. Nanaša se na motnje med napajanjem in vhodnimi in izhodnimi električnimi vodi. Pri dejanski zasnovi tiskanega vezja je avtor ugotovil, da je njegov delež v hrupu napajalnika zelo majhen, zato o tem tukaj ni treba razpravljati.

4) Interlinijske motnje. Nanaša se na motnje med električnimi vodi. Ko obstajata vzajemna kapacitivnost C in vzajemna induktivnost M1-2 med dvema različnima vzporednima vezjema, če sta v vezju vira motenj napetost VC in tok IC, se bo pojavilo moteno vezje:

a. Napetost, povezana s kapacitivno impedanco, je

Vcm = Rv*C1-2*△Vc/△t (4)

V formuli (4) je Rv vzporedna vrednost upora bližnjega konca in upora daljnega konca motenega vezja.

b. Serijska upornost z induktivno sklopko

V = M1-2*△Ic/△t (5)

Če je v viru motenj pogost šum, ima interferenca med linijo na splošno obliko enofaznega in diferencialnega načina.

Protiukrepi za odpravo motenj hrupa napajanja

Glede na zgoraj analizirane različne manifestacije in vzroke motenj hrupa napajalnika je mogoče ciljno uničiti pogoje, v katerih se pojavijo, in učinkovito zatreti motnje hrupa napajanja. Rešitve so:

1) Bodite pozorni na skoznje luknje na plošči. Skozi luknjo je treba jedkati odprtino na napajalni plasti, da ostane prostor za prehod skozi skoznjo luknjo. Če je odprtina napajalnega sloja prevelika, bo to neizogibno vplivalo na signalno zanko, signal bo prisiljen obiti, območje zanke se bo povečalo in šum se bo povečal. Hkrati, če so nekatere signalne linije koncentrirane blizu odprtine in si delijo to zanko, bo skupna impedanca povzročila preslušavanje.

2) Namestite filter za hrup napajalnika. Učinkovito lahko zavira hrup znotraj napajalnika in izboljša zaščito proti motnjam in varnost sistema. In to je dvosmerni radiofrekvenčni filter, ki ne more samo filtrirati motenj hrupa, ki prihajajo iz daljnovoda (za preprečitev motenj druge opreme), ampak tudi filtrira hrup, ki ga sam ustvari (da se izogne ​​motnjam z drugo opremo ) in motijo ​​skupni način serijskega načina. Oba imata zaviralni učinek.

3) Napajalni izolacijski transformator. Ločite napajalno zanko ali ozemljitveno zanko skupnega načina signalnega kabla, lahko učinkovito izolira tok v zanki skupnega načina, ki nastane pri visoki frekvenci.

4) Regulator napajanja. Ponovna pridobitev čistejšega napajanja lahko močno zmanjša raven hrupa napajalnika.

5) Ožičenje. Vhodnih in izhodnih vodov napajalnika ne smete polagati na rob dielektrične plošče, sicer je enostavno ustvariti sevanje in motiti druga vezja ali opremo.

6) Ločeno analogno in digitalno napajanje. Visokofrekvenčne naprave so na splošno zelo občutljive na digitalni šum, zato jih je treba ločiti in povezati skupaj na vhodu v napajalnik. Če mora signal zajemati tako analogne kot digitalne dele, se lahko na razpon signala namesti zanka, da se zmanjša območje zanke.

7) Izogibajte se prekrivanju ločenih napajalnikov med različnimi plastmi. Razporedite jih čim bolj, sicer se hrup napajalnika zlahka poveže s parazitsko kapacitivnostjo.

8) Izolirajte občutljive komponente. Nekatere komponente, kot so fazno zaklenjene zanke (PLL), so zelo občutljive na šum napajalnika. Naj bodo čim dlje od napajalnika.

9) Za povezovalne žice je potrebno dovolj ozemljitvenih žic. Vsak signal mora imeti svojo namensko signalno zanko, območje zanke signala in zanke pa je čim manjše, se pravi, da morata biti signal in zanka vzporedna.

10) Postavite napajalni kabel. Da bi zmanjšali signalno zanko, lahko šum zmanjšamo tako, da daljnovod postavite na rob signalne linije.

11) Da bi preprečili, da bi hrup napajalnika motil vezje in nakopičen hrup, ki ga povzročajo zunanje motnje v napajanju, je mogoče na motenj poti (razen sevanja) priključiti obvodni kondenzator na ozemljitev (razen sevanja), tako da hrup lahko zaobidete na tla, da se izognete motnjam druge opreme in naprav.

v zaključku

Hrup napajalnika neposredno ali posredno nastaja iz napajalnika in moti vezje. Pri zatiranju njegovega vpliva na vezje je treba upoštevati splošno načelo. Po eni strani je treba čim bolj preprečiti hrup iz napajanja. Vpliv vezja pa naj bi tudi čim bolj zmanjšal vpliv zunanjega sveta oziroma vezja na napajalnik, da ne bi poslabšal hrupa napajalnika.