In PCB frékuénsi luhur dewan, tipe gangguan leuwih penting nyaéta noise catu daya. Ku sacara sistematis nganalisa karakteristik sareng nyababkeun noise kakuatan dina papan PCB frekuensi tinggi, panulis nempatkeun sababaraha solusi anu efektif sareng saderhana dina kombinasi sareng aplikasi rékayasa.

Analisis noise catu daya

Noise catu daya ngarujuk kana bising anu dibangkitkeun ku catu daya sorangan atanapi disababkeun ku gangguan. Gangguan ieu diwujudkeun dina aspék ieu:

1) Distribusi bising disababkeun ku impedansi alamiah tina catu daya sorangan. Dina sirkuit frékuénsi luhur, noise catu daya boga dampak gede dina sinyal frékuénsi luhur. Ku alatan éta, catu daya low-noise munggaran diperlukeun. Taneuh anu bersih sami pentingna sareng sumber listrik anu bersih. Karakteristik kakuatan ditémbongkeun saperti dina Gbr. 1.

Bentuk gelombang kakuatan

Salaku bisa ditempo ti Gambar 1, catu daya dina kaayaan idéal teu boga impedansi, jadi euweuh noise. Nanging, catu daya anu saleresna gaduh impedansi anu tangtu, sareng impedansi disebarkeun kana sadaya catu daya, janten, sora ogé bakal ditumpangkeun kana catu daya. Ku alatan éta, impedansi tina catu daya kudu ngurangan saloba mungkin, sarta leuwih sae pikeun boga lapisan kakuatan dedicated sarta lapisan taneuh. Dina desain sirkuit frékuénsi luhur, éta umumna hadé mendesain catu daya dina bentuk lapisan ti dina bentuk beus a, ku kituna loop bisa salawasna nuturkeun jalur kalawan impedansi pangsaeutikna. Sajaba ti éta, dewan kakuatan ogé kudu nyadiakeun loop sinyal pikeun sakabéh dihasilkeun sarta narima sinyal dina PCB, ku kituna loop sinyal bisa minimal, kukituna ngurangan noise.

2) Gangguan médan modeu umum. Ngarujuk kana sora antara catu daya sareng taneuh. Ieu mangrupikeun gangguan anu disababkeun ku tegangan modeu umum anu disababkeun ku loop anu dibentuk ku sirkuit anu diganggu sareng permukaan rujukan umum tina catu daya anu tangtu. Nilaina gumantung kana médan listrik relatif sareng médan magnét. Kakuatan gumantung kana kakuatan. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 2.

Gangguan modeu umum

Dina saluran ieu, turunna IC bakal nyababkeun tegangan modeu umum dina loop arus séri, anu bakal mangaruhan bagian anu nampi. Lamun médan magnét dominan, nilai tegangan mode umum dihasilkeun dina loop taneuh runtuyan nyaéta:

tegangan modeu umum

Dina rumus (1), ΔB nyaéta parobahan dina dénsitas fluks magnét, Wb/m2; S nyaéta aréa, m2.

Upami éta mangrupikeun médan éléktromagnétik, nalika nilai médan listrikna dipikanyaho, tegangan induksi na

tegangan induktif

Persamaan (2) umumna manglaku ka L=150/F atanapi kirang, dimana F nyaéta frékuénsi gelombang éléktromagnétik dina MHz.

Pangalaman panulis nyaéta: Lamun wates ieu ngaleuwihan, itungan tegangan induksi maksimum bisa disederhanakeun jadi:

tegangan induksi maksimum

3) Interferensi médan mode diferensial. Ngarujuk kana gangguan antara catu daya sareng saluran listrik input sareng kaluaran. Dina desain PCB sabenerna, panulis manggihan yén proporsi na dina noise catu daya leutik pisan, jadi teu perlu ngabahas eta di dieu.

4) Interférénsi antar garis. Ngarujuk kana gangguan antara saluran listrik. Nalika aya silih kapasitansi C sareng silih induktansi M1-2 antara dua sirkuit paralel anu béda, upami aya tegangan VC sareng arus IC dina sirkuit sumber gangguan, sirkuit anu diganggu bakal muncul:

A. Tegangan gandeng ngaliwatan impedansi kapasitif nyaéta

Tegangan gandeng ngaliwatan impedansi kapasitif

Dina rumus (4), RV nyaéta nilai paralel tina lalawanan deukeut-tungtung jeung lalawanan jauh-tungtung tina sirkuit interfered.

B. lalawanan Series ngaliwatan gandeng induktif

résistansi runtuyan ngaliwatan gandeng induktif

Upami aya noise mode umum dina sumber interferensi, interferensi garis-ka-garis umumna bentukna mode umum sareng mode diferensial.

5) Gandeng garis kakuatan. Ieu nujul kana fénoména yén sanggeus kabel kakuatan AC atawa DC tunduk kana gangguan éléktromagnétik, ari kakuatan transmits gangguan ka alat sejen. Ieu gangguan teu langsung noise catu daya kana sirkuit frékuénsi luhur. Ieu kudu dicatet yén noise tina catu daya teu merta dihasilkeun ku sorangan, tapi ogé bisa jadi noise ngainduksi ku gangguan éksternal, lajeng superimpose noise ieu kalawan noise dihasilkeun ku sorangan (radiasi atawa konduksi) pikeun ngaganggu sirkuit séjén. atawa alat.

Countermeasures pikeun ngaleungitkeun gangguan noise catu daya

Dina panempoan manifestasi béda jeung nyababkeun gangguan noise catu daya dianalisis di luhur, kaayaan ngabawah eta lumangsung bisa ancur di luhur sasaran, sarta gangguan noise catu daya bisa éféktif diteken. Leyuran nyaéta kieu: 1) Nengetan ngaliwatan liang dina papan. Liang ngaliwatan merlukeun hiji lawang dina lapisan kakuatan bisa etched ninggalkeun spasi pikeun ngaliwatan liang ngaliwatan. Lamun lawang tina lapisan kakuatan badag teuing, éta inevitably bakal mangaruhan loop sinyal, sinyal bakal kapaksa bypass, aréa loop bakal nambahan, sarta noise bakal ningkat. Dina waktos anu sami, upami sababaraha jalur sinyal konsentrasi caket lawang sareng ngabagi loop ieu, impedansi umum bakal nyababkeun crosstalk. Tempo Gambar 3.

Bypass jalur umum tina sirkuit sinyal

2) kawat taneuh cukup diperlukeun pikeun kawat sambungan. Masing-masing sinyal kedah gaduh puteran sinyal anu dikhususkeun sorangan, sareng daérah loop tina sinyal sareng loop sakedik-gancang, nyaéta, sinyal sareng loop kedah paralel.

3) Pasang saringan noise catu daya. Éta sacara efektif tiasa ngirangan bising di jero catu daya sareng ningkatkeun anti gangguan sareng kaamanan sistem. Sareng mangrupikeun saringan frekuensi radio dua arah, anu henteu ngan ukur tiasa nyaring gangguan bising anu diwanohkeun tina saluran listrik (pikeun nyegah gangguan tina alat-alat sanés), tapi ogé nyaring bising anu dibangkitkeun ku nyalira (pikeun ngahindarkeun gangguan sareng alat-alat sanés. ), sarta ngaganggu modeu serial mode umum. Duanana gaduh pangaruh ngahambat.

4) trafo isolasi kakuatan. Misahkeun loop kakuatan atawa loop taneuh mode umum tina kabel sinyal, éta éféktif bisa ngasingkeun mode umum loop ayeuna dihasilkeun dina frékuénsi luhur.

5) régulator catu daya. Ngahasilkeun deui catu daya anu langkung bersih tiasa ngirangan tingkat bising catu daya.

6) Wiring. Input sareng garis kaluaran catu daya henteu kedah dipasang dina ujung papan diéléktrik, upami henteu gampang ngahasilkeun radiasi sareng ngaganggu sirkuit atanapi alat anu sanés.

7) Catu daya analog sareng digital kedah dipisahkeun. Alat-alat frékuénsi luhur umumna sénsitip pisan kana bising digital, janten duanana kedah dipisahkeun sareng dihubungkeun babarengan dina lawang catu daya. Lamun sinyal perlu bentang duanana bagian analog jeung digital, loop bisa disimpen dina bentang sinyal pikeun ngurangan aréa loop. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 4.

Teundeun loop dina sinyal pameuntasan pikeun ngurangan aréa loop

8) Hindarkeun tumpang tindihna catu daya anu misah antara lapisan anu béda. Stagger aranjeunna saloba mungkin, disebutkeun noise catu daya gampang gandeng ngaliwatan kapasitansi parasit.

9) Ngasingkeun komponén sénsitip. Sababaraha komponén, sapertos puteran dikonci fase (PLL), sensitip pisan kana sora catu daya. Tetep aranjeunna sajauh mungkin tina catu daya.

10) Pasang kabel listrik. Dina raraga ngurangan loop sinyal, noise bisa ngurangan ku cara nempatkeun garis kakuatan dina ujung garis sinyal, ditémbongkeun saperti dina Gambar 5.

Teundeun kabel kakuatan gigireun garis sinyal

11) Dina raraga nyegah noise catu daya ti interfering jeung circuit board jeung akumulasi noise disababkeun ku gangguan éksternal kana catu daya, a kapasitor bypass bisa disambungkeun kana taneuh dina jalur gangguan (iwal radiasi), ku kituna noise bisa bypassed kana taneuh pikeun ngahindarkeun ngaganggu alat sejen tur alat.

Noise catu daya langsung atanapi henteu langsung dihasilkeun tina catu daya sareng ngaganggu sirkuit. Nalika ngahambat dampak na dina sirkuit, prinsip umum kedah dituturkeun. Di hiji sisi, sora catu daya kedah dicegah sabisa-bisa. Pangaruh sirkuit, di sisi anu sanésna, ogé kedah ngaminimalkeun pangaruh dunya luar atanapi sirkuit dina catu daya, supados henteu langkung parah gangguan tina catu daya.