In mataas na dalas ng PCB board, ang isang mas mahalagang uri ng panghihimasok ay power supply ingay. Sa pamamagitan ng sistematikong pagsusuri sa mga katangian at sanhi ng ingay ng kuryente sa mga high-frequency na PCB board, ang may-akda ay naglalagay ng ilang napakaepektibo at simpleng solusyon kasama ng mga aplikasyon sa engineering.

Analysis of power supply noise

Ang ingay ng power supply ay tumutukoy sa ingay na nalilikha ng mismong power supply o dulot ng kaguluhan. Ang pagkagambala ay ipinapakita sa mga sumusunod na aspeto:

1) Naipamahagi na ingay na dulot ng likas na impedance ng mismong power supply. Sa mga high-frequency na circuit, ang ingay ng power supply ay may mas malaking epekto sa mga high-frequency na signal. Samakatuwid, kailangan muna ng mababang ingay na power supply. Ang malinis na lupa ay kasinghalaga ng malinis na pinagmumulan ng kuryente. Ang katangian ng kapangyarihan ay ipinapakita tulad ng sa Fig. 1.

Power waveform

Tulad ng makikita mula sa Figure 1, ang power supply sa ilalim ng ideal na mga kondisyon ay walang impedance, kaya walang ingay. Gayunpaman, ang aktwal na power supply ay may isang tiyak na impedance, at ang impedance ay ipinamamahagi sa buong power supply, samakatuwid, ang ingay ay ipapatong din sa power supply. Samakatuwid, ang impedance ng power supply ay dapat na bawasan hangga’t maaari, at ito ay pinakamahusay na magkaroon ng isang dedikadong power layer at ground layer. Sa disenyo ng high-frequency circuit, sa pangkalahatan ay mas mahusay na idisenyo ang power supply sa anyo ng isang layer kaysa sa anyo ng isang bus, upang ang loop ay palaging maaaring sundin ang landas na may hindi bababa sa impedance. Bilang karagdagan, ang power board ay dapat ding magbigay ng signal loop para sa lahat ng nabuo at natanggap na mga signal sa PCB, upang ang signal loop ay maaaring mabawasan, at sa gayon ay mabawasan ang ingay.

2) Karaniwang mode field interference. Tumutukoy sa ingay sa pagitan ng power supply at ng lupa. Ito ay ang interference na dulot ng common mode voltage na dulot ng loop na nabuo ng interfered circuit at ang common reference surface ng isang partikular na power supply. Ang halaga nito ay depende sa kamag-anak na electric field at magnetic field. Ang lakas ay nakasalalay sa lakas. Gaya ng ipinapakita sa Figure 2.

Common mode interference

Sa channel na ito, ang pagbaba sa Ic ay magdudulot ng boltahe ng common-mode sa kasalukuyang loop ng serye, na makakaapekto sa bahagi ng pagtanggap. Kung nangingibabaw ang magnetic field, ang halaga ng boltahe ng karaniwang mode na nabuo sa series ground loop ay:

Karaniwang boltahe ng mode

Sa formula (1), ang ΔB ay ang pagbabago sa magnetic flux density, Wb/m2; S ay ang lugar, m2.

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

Induktibong boltahe

Ang equation (2) ay karaniwang nalalapat sa L=150/F o mas mababa, kung saan ang F ay ang dalas ng mga electromagnetic wave sa MHz.

Ang karanasan ng may-akda ay: Kung lumampas ang limitasyong ito, ang pagkalkula ng maximum na induced na boltahe ay maaaring gawing simple sa:

Pinakamataas na sapilitan na boltahe

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 interference. Tumutukoy sa interference sa pagitan ng mga linya ng kuryente. Kapag may mutual capacitance C at mutual inductance M1-2 sa pagitan ng dalawang magkaibang parallel circuit, kung mayroong boltahe VC at kasalukuyang IC sa interference source circuit, lalabas ang interfered circuit:

A. Ang boltahe na isinama sa pamamagitan ng capacitive impedance ay

Boltahe na isinama sa pamamagitan ng capacitive impedance

Sa formula (4), ang RV ay ang parallel value ng near-end resistance at ang far-end resistance ng interfered circuit.

B. Series resistance sa pamamagitan ng inductive coupling

Series resistance sa pamamagitan ng inductive coupling

Kung mayroong karaniwang ingay sa mode ng interference source, ang line-to-line na interference ay karaniwang nasa anyo ng common mode at differential mode.

5) Pagkabit ng linya ng kuryente. Ito ay tumutukoy sa hindi pangkaraniwang bagay na pagkatapos ang AC o DC power cord ay sumailalim sa electromagnetic interference, ang power cord ay nagpapadala ng interference sa ibang mga device. Ito ang hindi direktang interference ng ingay ng power supply sa high-frequency circuit. Dapat pansinin na ang ingay ng power supply ay hindi kinakailangang nabuo sa kanyang sarili, ngunit maaari ding ang ingay na dulot ng panlabas na interference, at pagkatapos ay ipapatong ang ingay na ito sa ingay na nabuo sa pamamagitan ng kanyang sarili (radiation o conduction) upang makagambala sa iba pang mga circuit. o mga device.

Mga hakbang upang maalis ang pagkagambala sa ingay sa supply ng kuryente

Sa view ng iba’t ibang mga manifestations at mga sanhi ng power supply ingay interference nasuri sa itaas, ang mga kondisyon kung saan ito nangyayari ay maaaring sirain sa isang naka-target na paraan, at ang interference ng power supply ingay ay maaaring epektibong sugpuin. Ang mga solusyon ay ang mga sumusunod: 1) Bigyang-pansin ang mga butas sa pisara. Ang through hole ay nangangailangan ng pagbubukas sa power layer na ukit upang mag-iwan ng espasyo para sa through hole na madaanan. Kung ang pagbubukas ng layer ng kapangyarihan ay masyadong malaki, ito ay hindi maaaring hindi makakaapekto sa signal loop, ang signal ay mapipilitang mag-bypass, ang loop na lugar ay tataas, at ang ingay ay tataas. Kasabay nito, kung ang ilang mga linya ng signal ay puro malapit sa pagbubukas at ibahagi ang loop na ito, ang karaniwang impedance ay magdudulot ng crosstalk. Tingnan ang Larawan 3.

I-bypass ang karaniwang landas ng signal circuit

2) Sapat na mga wire sa lupa ay kinakailangan para sa mga wire ng koneksyon. Ang bawat signal ay kailangang magkaroon ng sarili nitong nakalaang signal loop, at ang loop area ng signal at loop ay kasing liit hangga’t maaari, ibig sabihin, ang signal at loop ay dapat magkaparehas.

3) Maglagay ng power supply noise filter. Mabisa nitong pigilan ang ingay sa loob ng power supply at pagbutihin ang anti-interference at kaligtasan ng system. At ito ay isang two-way na radio frequency filter, na hindi lamang makakapag-filter ng ingay na interference na ipinakilala mula sa linya ng kuryente (upang maiwasan ang interference mula sa iba pang kagamitan), kundi pati na rin salain ang ingay na nabuo sa sarili nito (upang maiwasan ang interference sa iba pang kagamitan. ), at makagambala sa serial mode na karaniwang mode. Parehong may nagbabawal na epekto.

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) Regulator ng suplay ng kuryente. Ang muling pagkakaroon ng mas malinis na supply ng kuryente ay maaaring lubos na mabawasan ang antas ng ingay ng power supply.

6) Mga kable. Ang mga linya ng input at output ng power supply ay hindi dapat ilagay sa gilid ng dielectric board, kung hindi man ay madaling makabuo ng radiation at makagambala sa iba pang mga circuit o kagamitan.

7) Ang analog at digital na power supply ay dapat paghiwalayin. Ang mga high-frequency na device ay karaniwang napakasensitibo sa digital na ingay, kaya dapat paghiwalayin ang dalawa at magkabit sa pasukan ng power supply. Kung ang signal ay kailangang sumasaklaw sa parehong analog at digital na mga bahagi, maaaring maglagay ng loop sa signal span upang bawasan ang loop area. Gaya ng ipinapakita sa Figure 4.

Maglagay ng loop sa signal crossing upang bawasan ang loop area

8) Iwasan ang magkakapatong ng magkakahiwalay na mga suplay ng kuryente sa pagitan ng magkakaibang mga layer. Suray-suray ang mga ito hangga’t maaari, kung hindi man ang ingay ng power supply ay madaling pinagsama sa pamamagitan ng parasitic capacitance.

9) Isolate sensitive components. Some components, such as phase-locked loops (PLL), are very sensitive to power supply noise. Keep them as far away from the power supply as possible.

10) Ilagay ang kurdon ng kuryente. Upang bawasan ang signal loop, ang ingay ay maaaring bawasan sa pamamagitan ng paglalagay ng power line sa gilid ng signal line, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.

Ilagay ang power cord sa tabi ng linya ng signal

11) Upang maiwasan ang ingay ng power supply na makagambala sa circuit board at ang naipon na ingay na dulot ng panlabas na interference sa power supply, maaaring ikonekta ang isang bypass capacitor sa ground sa interference path (maliban sa radiation), upang ang ingay ay maaaring lampasan sa lupa upang maiwasan ang Makagambala sa iba pang kagamitan at kagamitan.

Ang ingay ng power supply ay direkta o hindi direktang nabuo mula sa power supply at nakakasagabal sa circuit. Kapag pinipigilan ang epekto nito sa circuit, dapat sundin ang isang pangkalahatang prinsipyo. Sa isang banda, ang ingay ng power supply ay dapat na pigilan hangga’t maaari. Ang impluwensya ng circuit, sa kabilang banda, ay dapat ding mabawasan ang impluwensya ng labas ng mundo o ang circuit sa power supply, upang hindi lumala ang ingay ng power supply.