เสียงรบกวนที่เกิดจากอิมพีแดนซ์โดยธรรมชาติของแหล่งจ่ายไฟ ในวงจรความถี่สูง เสียงของแหล่งจ่ายไฟมีผลกระทบต่อสัญญาณความถี่สูงมากกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีเสียงรบกวนต่ำก่อน พื้นดินที่สะอาดมีความสำคัญเท่ากับแหล่งจ่ายไฟที่สะอาด การรบกวนของสนามโหมดทั่วไป หมายถึงเสียงระหว่างแหล่งจ่ายไฟกับพื้น เป็นการรบกวนที่เกิดจากแรงดันไฟโหมดทั่วไปที่เกิดจากลูปที่เกิดจากวงจรรบกวนและพื้นผิวอ้างอิงทั่วไปของแหล่งจ่ายไฟบางตัว ค่าของมันขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าสัมพัทธ์และสนามแม่เหล็ก ความแรงขึ้นอยู่กับความแรง

In PCB ความถี่สูงการรบกวนประเภทหนึ่งที่สำคัญกว่าคือสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ ด้วยการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบของคุณสมบัติและสาเหตุของสัญญาณรบกวนจากพลังงานบนบอร์ด PCB ความถี่สูง รวมกับการใช้งานทางวิศวกรรม จึงมีการเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมาก

การวิเคราะห์เสียงของแหล่งจ่ายไฟ

เสียงของแหล่งจ่ายไฟหมายถึงเสียงที่เกิดจากตัวจ่ายไฟเองหรือเกิดจากการรบกวน การรบกวนจะปรากฏในด้านต่อไปนี้:

1) เสียงรบกวนที่เกิดจากอิมพีแดนซ์โดยธรรมชาติของตัวจ่ายไฟเอง ในวงจรความถี่สูง เสียงของแหล่งจ่ายไฟมีผลกระทบต่อสัญญาณความถี่สูงมากกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีเสียงรบกวนต่ำก่อน พื้นดินที่สะอาดมีความสำคัญเท่ากับแหล่งพลังงานสะอาด

ตามหลักการแล้ว แหล่งจ่ายไฟไม่มีอิมพีแดนซ์ ดังนั้นจึงไม่มีเสียงรบกวน อย่างไรก็ตาม แหล่งจ่ายไฟจริงมีอิมพีแดนซ์ที่แน่นอน และอิมพีแดนซ์จะกระจายไปยังแหล่งจ่ายไฟทั้งหมด ดังนั้นสัญญาณรบกวนจะถูกซ้อนทับบนแหล่งจ่ายไฟ ดังนั้น อิมพีแดนซ์ของพาวเวอร์ซัพพลายควรลดลงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และเป็นการดีที่สุดที่จะมีพาวเวอร์เลเยอร์เฉพาะและชั้นกราวด์ ในการออกแบบวงจรความถี่สูง โดยทั่วไปแล้วจะดีกว่าที่จะออกแบบแหล่งจ่ายไฟในรูปแบบของเลเยอร์มากกว่าในรูปแบบของบัส เพื่อให้ลูปสามารถติดตามเส้นทางที่มีอิมพีแดนซ์น้อยที่สุดได้เสมอ นอกจากนี้ บอร์ดจ่ายไฟจะต้องจัดให้มีลูปสัญญาณสำหรับสัญญาณที่สร้างและรับสัญญาณทั้งหมดบน PCB เพื่อลดการวนซ้ำของสัญญาณ ซึ่งจะเป็นการลดสัญญาณรบกวน

2) ข้อต่อสายไฟ หมายถึงปรากฏการณ์ที่หลังจากสายไฟ AC หรือ DC ถูกรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สายไฟจะส่งการรบกวนไปยังอุปกรณ์อื่น นี่คือสัญญาณรบกวนทางอ้อมของสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟไปยังวงจรความถี่สูง ควรสังเกตว่าเสียงของแหล่งจ่ายไฟไม่จำเป็นต้องสร้างขึ้นเอง แต่อาจเป็นเสียงที่เกิดจากการรบกวนจากภายนอก จากนั้นจึงนำเสียงนี้มาซ้อนทับกับเสียงที่สร้างขึ้นเอง (การแผ่รังสีหรือการนำไฟฟ้า) เพื่อรบกวนวงจรอื่นๆ หรืออุปกรณ์ต่างๆ

3) การรบกวนของฟิลด์โหมดทั่วไป หมายถึงเสียงระหว่างแหล่งจ่ายไฟกับพื้น เป็นการรบกวนที่เกิดจากแรงดันไฟโหมดทั่วไปที่เกิดจากลูปที่เกิดจากวงจรรบกวนและพื้นผิวอ้างอิงทั่วไปของแหล่งจ่ายไฟบางตัว ค่าของมันขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าสัมพัทธ์และสนามแม่เหล็ก ความแรงขึ้นอยู่กับความแรง

ในแชนเนลนี้ การลดลงของ Ic จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไปในวงจรกระแสแบบอนุกรม ซึ่งจะส่งผลต่อส่วนรับ หากสนามแม่เหล็กเด่น ค่าของแรงดันไฟโหมดทั่วไปที่สร้างขึ้นในลูปกราวด์แบบอนุกรมคือ:

Vcm = — (△B/△t) × S (1) ΔB ในสูตร (1) คือการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก Wb/m2; S คือพื้นที่ m2

ถ้าเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อทราบค่าสนามไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเป็น:

Vcm = (L×h×F×E/48) (2)

สมการ (2) โดยทั่วไปใช้กับ L=150/F หรือน้อยกว่า โดยที่ F คือความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหน่วย MHz

หากเกินขีดจำกัดนี้ การคำนวณแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำสูงสุดจะลดความซับซ้อนลงได้ดังนี้

Vcm = 2×h×E (3) 3) การรบกวนของฟิลด์โหมดดิฟเฟอเรนเชียล หมายถึงการรบกวนระหว่างแหล่งจ่ายไฟและสายไฟอินพุตและเอาต์พุต ในการออกแบบ PCB จริง ผู้เขียนพบว่าสัดส่วนในสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพูดถึงที่นี่

4) การรบกวนระหว่างสาย หมายถึงการรบกวนระหว่างสายไฟ เมื่อมีประจุ C ร่วมกันและตัวเหนี่ยวนำร่วม M1-2 ระหว่างวงจรขนานสองวงจรที่ต่างกัน หากมีแรงดันไฟฟ้า VC และ IC กระแสไฟในวงจรแหล่งสัญญาณรบกวน วงจรรบกวนจะปรากฏขึ้น:

NS. แรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อผ่านอิมพีแดนซ์ capacitive is

Vcm = Rv*C1-2*△Vc/△t (4)

ในสูตร (4) Rv คือค่าขนานของความต้านทานใกล้ปลายและความต้านทานปลายสุดของวงจรรบกวน

NS. ความต้านทานอนุกรมผ่านคัปปลิ้งอุปนัย

V = M1-2*△Ic/△t (5)

หากมีสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปในแหล่งสัญญาณรบกวน โดยทั่วไปการรบกวนแบบบรรทัดต่อบรรทัดจะอยู่ในรูปแบบของโหมดทั่วไปและโหมดส่วนต่าง

มาตรการรับมือเพื่อขจัดสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ

จากอาการและสาเหตุของสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟที่วิเคราะห์ข้างต้น สภาวะที่เกิดขึ้นสามารถถูกทำลายในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย และสามารถระงับสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ การแก้ปัญหาคือ:

1) ให้ความสนใจกับรูทะลุบนกระดาน รูทะลุต้องมีการเปิดบนชั้นพลังงานเพื่อทำการแกะสลักเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับรูทะลุผ่าน หากการเปิดชั้นพลังงานใหญ่เกินไป มันจะส่งผลกระทบต่อวงจรสัญญาณอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สัญญาณจะถูกบังคับให้เลี่ยงผ่าน พื้นที่วนรอบจะเพิ่มขึ้น และสัญญาณรบกวนจะเพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกัน ถ้าเส้นสัญญาณบางเส้นมีความเข้มข้นใกล้กับช่องเปิดและใช้ลูปนี้ร่วมกัน อิมพีแดนซ์ทั่วไปจะทำให้เกิดการครอสทอล์ค

2) วางตัวกรองสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ มันสามารถระงับเสียงรบกวนภายในแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงการป้องกันการรบกวนและความปลอดภัยของระบบ และเป็นตัวกรองคลื่นความถี่วิทยุแบบสองทางซึ่งไม่เพียงแต่กรองสัญญาณรบกวนที่นำออกจากสายไฟเท่านั้น (เพื่อป้องกันการรบกวนจากอุปกรณ์อื่นๆ) แต่ยังกรองสัญญาณรบกวนที่สร้างขึ้นเองด้วย (เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับอุปกรณ์อื่นๆ ) และรบกวนโหมดทั่วไปของโหมดซีเรียล ทั้งสองมีผลยับยั้ง

3) หม้อแปลงไฟฟ้าแยก แยกวงจรไฟฟ้าหรือลูปกราวด์โหมดทั่วไปของสายสัญญาณ มันสามารถแยกกระแสลูปโหมดทั่วไปที่สร้างขึ้นในความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4) ตัวควบคุมการจ่ายไฟ การจัดหาแหล่งจ่ายไฟที่สะอาดขึ้นอีกครั้งสามารถลดระดับเสียงของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมาก

5) การเดินสายไฟ ไม่ควรวางสายอินพุตและเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟบนขอบของไดอิเล็กทริก มิฉะนั้นจะสร้างรังสีได้ง่ายและรบกวนวงจรหรืออุปกรณ์อื่นๆ

6) แยกอุปกรณ์จ่ายไฟอนาล็อกและดิจิตอล อุปกรณ์ความถี่สูงโดยทั่วไปมีความไวต่อสัญญาณรบกวนดิจิตอลมาก ดังนั้นควรแยกทั้งสองและเชื่อมต่อเข้าด้วยกันที่ทางเข้าของแหล่งจ่ายไฟ หากสัญญาณจำเป็นต้องขยายทั้งชิ้นส่วนอนาล็อกและดิจิตอล สามารถวางลูปที่ช่วงสัญญาณเพื่อลดพื้นที่ลูปได้

7) หลีกเลี่ยงการทับซ้อนกันของแหล่งจ่ายไฟที่แยกจากกันระหว่างชั้นต่างๆ โซเซพวกเขาให้มากที่สุด มิฉะนั้นเสียงของแหล่งจ่ายไฟจะถูกจับคู่ได้อย่างง่ายดายผ่านความจุกาฝาก

8) แยกส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อน ส่วนประกอบบางอย่าง เช่น เฟสล็อกลูป (PLL) มีความไวต่อสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟมาก เก็บให้ห่างจากแหล่งจ่ายไฟให้มากที่สุด

9) ต้องใช้สายกราวด์เพียงพอสำหรับสายเชื่อมต่อ แต่ละสัญญาณต้องมีลูปสัญญาณเฉพาะของตัวเอง และพื้นที่ลูปของสัญญาณและลูปมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กล่าวคือ สัญญาณและลูปต้องขนานกัน

10) วางสายไฟ เพื่อลดสัญญาณรบกวน สามารถลดสัญญาณรบกวนได้โดยการวางสายไฟไว้ที่ขอบของสายสัญญาณ

11) เพื่อป้องกันไม่ให้เสียงของแหล่งจ่ายไฟรบกวนแผงวงจรและเสียงสะสมที่เกิดจากการรบกวนจากภายนอกไปยังแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุบายพาสสามารถเชื่อมต่อกับกราวด์ในเส้นทางการรบกวน (ยกเว้นการแผ่รังสี) เพื่อให้ เสียงรบกวนสามารถข้ามไปที่พื้นเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนอุปกรณ์และอุปกรณ์อื่น ๆ

โดยสรุป

เสียงของแหล่งจ่ายไฟเกิดขึ้นโดยตรงหรือโดยอ้อมจากแหล่งจ่ายไฟและรบกวนวงจร เมื่อระงับผลกระทบต่อวงจรควรปฏิบัติตามหลักการทั่วไป ในอีกด้านหนึ่ง ควรป้องกันเสียงของแหล่งจ่ายไฟให้มากที่สุด ในทางกลับกัน อิทธิพลของวงจรก็ควรลดอิทธิพลของโลกภายนอกหรือวงจรบนแหล่งจ่ายไฟให้น้อยที่สุดด้วย เพื่อไม่ให้เสียงของแหล่งจ่ายไฟแย่ลง