Дистрибуирани шум узрокован инхерентном импедансом извора напајања. У високофреквентним колима, шум напајања има већи утицај на високофреквентне сигнале. Због тога је прво потребно напајање са ниским нивоом буке. Чисто тло је једнако важно као и чисто напајање; сметње у пољу заједничког мода. Односи се на шум између извора напајања и земље. То је сметња узрокована напоном заједничког мода узрокована петљом формираном од ометаног кола и заједничке референтне површине одређеног извора напајања. Његова вредност зависи од релативног електричног и магнетног поља. Снага зависи од снаге.

In visokofrekventni PCB, важнија врста сметњи је шум напајања. Кроз систематску анализу карактеристика и узрока буке струје на високофреквентним штампаним плочама, у комбинацији са инжењерским применама, предложена су нека врло ефикасна и једноставна решења.

Analiza buke napajanja

Buka iz izvora napajanja odnosi se na buku koju generiše samo napajanje ili je izazvana smetnjama. Интерференција се манифестује у следећим аспектима:

1) Дистрибуирани шум узрокован инхерентном импедансом самог извора напајања. У високофреквентним колима, шум напајања има већи утицај на високофреквентне сигнале. Због тога је прво потребно напајање са ниским нивоом буке. Чисто тло је једнако важно као и чист извор енергије.

У идеалном случају, напајање нема импедансу, тако да нема буке. Међутим, стварно напајање има одређену импедансу, а импеданса је распоређена на цело напајање. Према томе, бука ће такође бити постављена на напајање. Због тога, импедансу напајања треба смањити што је више могуће, а најбоље је имати наменски слој напајања и слој уземљења. У пројектовању високофреквентних кола, генерално је боље дизајнирати напајање у облику слоја него у облику магистрале, тако да петља увек може да прати путању са најмањом импедансом. Поред тога, напојна плоча такође мора да обезбеди сигналну петљу за све генерисане и примљене сигнале на ПЦБ-у, тако да се сигнална петља може минимизирати, чиме се смањује шум.

2) Spojnica dalekovoda. Односи се на феномен да након што је АЦ или ДЦ кабл за напајање подвргнут електромагнетним сметњама, кабл за напајање преноси сметње на друге уређаје. Ovo je indirektna interferencija buke izvora napajanja na visokofrekventno kolo. Treba napomenuti da šum izvora napajanja nije nužno generisan sam od sebe, već može biti i šum izazvan spoljnim smetnjama, a zatim nadovezati ovu buku sa bukom koju sam generiše (zračenje ili provodljivost) da bi ometala druga kola или уређаја.

3) Сметње у пољу заједничког мода. Односи се на шум између извора напајања и земље. То је сметња узрокована напоном заједничког мода узрокована петљом формираном од ометаног кола и заједничке референтне површине одређеног извора напајања. Његова вредност зависи од релативног електричног и магнетног поља. Снага зависи од снаге.

Na ovom kanalu, pad Ic će izazvati zajednički napon u serijskoj strujnoj petlji, što će uticati na prijemni deo. Ако је магнетно поље доминантно, вредност напона заједничког мода генерисаног у серијској петљи уземљења је:

Вцм = — (△Б/△т) × С (1) ΔБ у формули (1) је промена интензитета магнетне индукције, Вб/м2; С је површина, м2.

Ако је електромагнетно поље, када је његова вредност електричног поља позната, његов индуковани напон је:

Вцм = (Д×в×Ф×Е/48) (2)

Jednačina (2) generalno važi za L=150/F ili manje, gde je F frekvencija elektromagnetnih talasa u MHz.

Ако је ова граница прекорачена, израчунавање максималног индукованог напона може се поједноставити на:

Вцм = 2×х×Е (3) 3) Интерференција поља диференцијалног мода. Односи се на сметње између напајања и улазних и излазних водова напајања. У стварном дизајну ПЦБ-а, аутор је открио да је његов удео у буци напајања веома мали, тако да није потребно овде расправљати о томе.

4) Међулинијско сметње. Односи се на сметње између електричних водова. Када постоје међусобна капацитивност Ц и међусобна индуктивност М1-2 између два различита паралелна кола, ако постоје напон ВЦ и струја ИЦ у колу извора сметњи, појавиће се ометано коло:

а. Напон спојен кроз капацитивну импедансу је

Вцм = Рв*Ц1-2*△Вц/△т (4)

У формули (4), Рв је паралелна вредност отпора на ближем крају и отпору на даљем крају кола са сметњама.

б. Серијски отпор кроз индуктивну спрегу

В = М1-2*△Иц/△т (5)

Ако постоји шум заједничког мода у извору сметњи, сметње од линије до линије генерално имају облик заједничког мода и диференцијалног мода.

Protivmere za eliminisanje smetnji buke napajanja

С обзиром на горе анализиране различите манифестације и узроке сметњи буке извора напајања, услови под којима се оне јављају могу се циљано уништити, а сметње буке напајања могу ефикасно потиснути. Решења су:

1) Обратите пажњу на пролазне рупе на плочи. Пролазни отвор захтева отвор на слоју снаге који треба да буде урезан како би се оставио простор за пролаз кроз отвор. Ако је отвор слоја снаге превелик, то ће неизбежно утицати на сигналну петљу, сигнал ће бити приморан да заобиђе, површина петље ће се повећати, а шум ће се повећати. У исто време, ако су неке сигналне линије концентрисане близу отвора и деле ову петљу, заједничка импеданса ће изазвати преслушавање.

2) Поставите филтер за буку напајања. Може ефикасно потиснути буку унутар напајања и побољшати заштиту од сметњи и сигурност система. И то је двосмерни радио-фреквентни филтер, који не само да може да филтрира сметње буке уведене из далековода (да спречи сметње од друге опреме), већ и да филтрира буку коју сам генерише (да би се избегле сметње са другом опремом ) и ометају уобичајени режим серијског режима. Oba imaju inhibitorni efekat.

3) Energetski izolacioni transformator. Одвојите петљу за напајање или петљу уземљења заједничког мода сигналног кабла, може ефикасно изоловати струју петље заједничког мода која се генерише на високој фреквенцији.

4) Regulator napajanja. Повратак чистијег напајања може у великој мери смањити ниво буке у извору напајања.

5) Ожичење. Улазне и излазне линије напајања не треба полагати на ивицу диелектричне плоче, иначе је лако генерисати зрачење и ометати друга кола или опрему.

6) Одвојено аналогно и дигитално напајање. Високофреквентни уређаји су генерално веома осетљиви на дигитални шум, тако да их треба раздвојити и спојити заједно на улазу за напајање. Ако сигнал треба да обухвата и аналогне и дигиталне делове, петља се може поставити на опсег сигнала да би се смањила област петље.

7) Izbegavajte preklapanje odvojenih izvora napajanja između različitih slojeva. Pomerite ih što je više moguće, inače se šum izvora napajanja lako spaja preko parazitnog kapaciteta.

8) Изолујте осетљиве компоненте. Неке компоненте, као што су фазно закључане петље (ПЛЛ), веома су осетљиве на шум извора напајања. Držite ih što dalje od izvora napajanja.

9) Потребно је довољно жица за уземљење за прикључне жице. Сваки сигнал треба да има своју посебну сигналну петљу, а подручје петље сигнала и петље је што је могуће мање, односно сигнал и петља морају бити паралелни.

10) Поставите кабл за напајање. Да би се смањила петља сигнала, шум се може смањити постављањем далековода на ивицу сигналне линије.

11) Da bi se sprečilo da buka izvora napajanja ometa štampanu ploču i akumulirani šum izazvan spoljnim smetnjama u napajanju, na putu smetnji se može spojiti bajpas kondenzator (osim radijacije), tako da buka se može zaobići do zemlje kako bi se izbeglo ometanje druge opreme i uređaja.

у закључку

Шум из напајања се директно или индиректно генерише из извора напајања и омета струјно коло. Prilikom suzbijanja njegovog uticaja na kolo, treba se pridržavati opšteg principa. С једне стране, шум напајања треба спречити што је више могуће. Uticaj kola, s druge strane, takođe treba da minimizira uticaj spoljašnjeg sveta ili kola na napajanje, kako se ne bi pogoršao šum izvora napajanja.