ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ പ്രക്രിയയിലെ പവർ സപ്ലൈ നോയിസിൻ്റെ വിശകലനവും ലഘൂകരണവും

ഇൻ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പിസിബിs, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം ഇടപെടലിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന രൂപമായി വേറിട്ടുനിൽക്കുന്നു. ഈ ലേഖനം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പിസിബികളിലെ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദത്തിൻ്റെ സവിശേഷതകളും ഉത്ഭവവും സംബന്ധിച്ച സമഗ്രമായ വിശകലനം നടത്തുന്നു, കൂടാതെ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പ്രായോഗികവും ഫലപ്രദവുമായ പരിഹാരങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

എ.പവർ സപ്ലൈ നോയിസിൻ്റെ വിശകലനം

പവർ സപ്ലൈ നോയ്സ് എന്നത് പവർ സപ്ലൈ തന്നെ സൃഷ്ടിക്കുന്ന അല്ലെങ്കിൽ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന ശബ്ദത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ ഇടപെടൽ ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളിൽ പ്രകടമാണ്:

1. ഇതിൻ്റെ ഫലമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ട ശബ്‌ദംഅന്തർലീനമായ പ്രതിരോധംവൈദ്യുതി വിതരണത്തിൻ്റെ. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള സർക്യൂട്ടുകളിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലുകളെ സാരമായി ബാധിക്കുന്നു. അതിനാൽ, പ്രാരംഭ ആവശ്യകത കുറഞ്ഞ ശബ്ദമാണ്വൈദ്യുതി വിതരണം. ശുദ്ധമായ നിലവും വൈദ്യുതി വിതരണവും ഒരുപോലെ നിർണായകമാണ്.

അനുയോജ്യമായ ഒരു സാഹചര്യത്തിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണം ആയിരിക്കുംതടസ്സമില്ലാത്ത, യാതൊരു ശബ്ദവും ഫലമായി. എന്നിരുന്നാലും, പ്രായോഗികമായി, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന് ഒരു നിശ്ചിത പ്രതിരോധമുണ്ട്, ഇത് മുഴുവൻ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിലും വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് ശബ്ദത്തിൻ്റെ സൂപ്പർഇമ്പോസിഷനിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അതിനാൽ, വൈദ്യുതി വിതരണ തടസ്സം പരമാവധി കുറയ്ക്കാൻ ശ്രമിക്കണം. ഒരു സമർപ്പിത ഉണ്ടായിരിക്കുന്നതാണ് അഭികാമ്യം വൈദ്യുതി വിമാനംഒപ്പംഭൂതല വിമാനം. ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ, ഒരു ബസ് ഫോർമാറ്റിലേക്കാൾ ലെയറുകളിൽ വൈദ്യുതി വിതരണം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് പൊതുവെ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമാണ്, ലൂപ്പ് സ്ഥിരമായി ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഇംപെഡൻസുള്ള പാത പിന്തുടരുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. കൂടാതെ, വൈദ്യുതി ബോർഡ് എസിഗ്നൽ ലൂപ്പ്പിസിബിയിൽ ജനറേറ്റുചെയ്യുകയും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന എല്ലാ സിഗ്നലുകൾക്കും, അതുവഴി സിഗ്നൽ ലൂപ്പ് കുറയ്ക്കുകയും ശബ്ദം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

2. സാധാരണ മോഡ് ഫീൽഡ് ഇടപെടൽ: വൈദ്യുതി വിതരണവും ഗ്രൗണ്ടും തമ്മിലുള്ള ശബ്ദവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ് ഇത്തരത്തിലുള്ള ഇടപെടൽ. തടസ്സപ്പെട്ട സർക്യൂട്ട്, സാധാരണ റഫറൻസ് പ്രതലത്തിൽ നിന്നുള്ള കോമൺ മോഡ് വോൾട്ടേജ് എന്നിവയാൽ രൂപപ്പെട്ട ഒരു ലൂപ്പ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഇടപെടലിൽ നിന്നാണ് ഇത് ഉണ്ടാകുന്നത്. കാന്തിമാനം ആപേക്ഷിക വൈദ്യുത കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ തീവ്രത താരതമ്യേന കുറവാണ്.

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, കറൻ്റ് (ഐസി) കുറയുന്നത് പരമ്പരയിലെ ഒരു പൊതു-മോഡ് വോൾട്ടേജിലേക്ക് നയിക്കുന്നുനിലവിലെ ലൂപ്പ്, സ്വീകരിക്കുന്ന വിഭാഗത്തെ ബാധിക്കുന്നു. എങ്കിൽകാന്തികക്ഷേത്രംആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു, സീരീസ് ഗ്രൗണ്ട് ലൂപ്പിൽ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്ന പൊതു മോഡ് വോൾട്ടേജ് ഫോർമുല പ്രകാരം നൽകിയിരിക്കുന്നു:

(1) ഫോർമുലയിലെ ΔB കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ തീവ്രതയിലെ മാറ്റത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഇത് Wb/m ൽ അളക്കുന്നു²; S എന്നത് m ലെ ഏരിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു².

ഒരുവൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലം, എപ്പോൾ വൈദ്യുത മണ്ഡലം മൂല്യം അറിയപ്പെടുന്നു, പ്രേരിത വോൾട്ടേജ് ഇക്വേഷൻ (2) ആണ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്, ഇത് L=150/F അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ സാധാരണയായി ബാധകമാണ്, F പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുവൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗ ആവൃത്തിMHz-ൽ. ഈ പരിധി കവിഞ്ഞാൽ, പരമാവധി ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് വോൾട്ടേജിൻ്റെ കണക്കുകൂട്ടൽ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ലളിതമാക്കാം:

3. ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡ് ഫീൽഡ് ഇടപെടൽ: ഇത് പവർ സപ്ലൈയും ദിയും തമ്മിലുള്ള ഇടപെടലിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നുഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് പവർ ലൈൻഎസ്. യഥാർത്ഥ PCB രൂപകൽപ്പനയിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദത്തിൽ അതിൻ്റെ സംഭാവന വളരെ കുറവാണെന്ന് രചയിതാവ് നിരീക്ഷിച്ചു, അതിനാൽ ഇവിടെ ഒഴിവാക്കാം.
4. ഇൻ്റർലൈൻ ഇടപെടൽ: വൈദ്യുതി ലൈനുകൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടലുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ് ഇത്തരത്തിലുള്ള ഇടപെടൽ. രണ്ട് വ്യത്യസ്ത പാരലൽ സർക്യൂട്ടുകൾക്കിടയിൽ മ്യൂച്വൽ കപ്പാസിറ്റൻസും (സി) മ്യൂച്വൽ ഇൻഡക്‌ടൻസും (എം1-2) ഉള്ളപ്പോൾ, ഇടപെടൽ ഉറവിട സർക്യൂട്ടിൽ വോൾട്ടേജും (വിസി) കറൻ്റും (ഐസി) ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഇടപെടൽ സർക്യൂട്ടിൽ പ്രകടമാകും:
   1. കപ്പാസിറ്റീവ് ഇംപെഡൻസിലൂടെയുള്ള വോൾട്ടേജ് ഇക്വേഷൻ (4) ആണ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്, ഇവിടെ RV സമാന്തര മൂല്യത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുഏതാണ്ട് അവസാനം പ്രതിരോധംകൂടാതെവിദൂര പ്രതിരോധംയുടെഇടപെടുന്ന സർക്യൂട്ട്.
   2. ഇൻഡക്റ്റീവ് കപ്ലിംഗ് വഴിയുള്ള സീരീസ് പ്രതിരോധം: ഇടപെടൽ ഉറവിടത്തിൽ പൊതുവായ മോഡ് ശബ്‌ദം ഉണ്ടെങ്കിൽ, ഇൻ്റർലൈൻ ഇടപെടൽ സാധാരണയായി കോമൺ മോഡിലും ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡിലും ദൃശ്യമാകും.
5. പവർ ലൈൻ കപ്ലിംഗ്: ഈ പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കുന്നത് വൈദ്യുത ലൈൻ ഇടപെടലുകൾക്ക് വിധേയമായ ശേഷം മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് തടസ്സങ്ങൾ കൈമാറുമ്പോഴാണ്വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽഎസി അല്ലെങ്കിൽ ഡിസിയിൽ നിന്ന് വൈദ്യുതി ഉറവിടംഇത് വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദ ഇടപെടലിൻ്റെ പരോക്ഷ രൂപത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സർക്യൂട്ട്എസ്. വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം സ്വയം സൃഷ്‌ടിക്കണമെന്നില്ല, എന്നാൽ ബാഹ്യ ഇടപെടൽ ഇൻഡക്ഷൻ്റെ ഫലമായി അത് സ്വയം സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന ശബ്‌ദത്തിൻ്റെ സൂപ്പർഇമ്പോസിഷനിലേക്ക് (റേഡിയേറ്റ് ചെയ്‌തതോ നടത്തിയതോ) നയിക്കുകയും അതുവഴി മറ്റ് സർക്യൂട്ടുകളുമായോ ഉപകരണങ്ങളുമായോ ഇടപെടുന്നതും ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.

• പവർ സപ്ലൈ നോയിസ് ഇടപെടൽ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനുള്ള പ്രതിരോധ നടപടികൾ

മുകളിൽ വിശകലനം ചെയ്ത വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദ ഇടപെടലിൻ്റെ വിവിധ പ്രകടനങ്ങളും കാരണങ്ങളും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥകൾ പ്രത്യേകമായി തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ഇടപെടലിനെ ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുകയും ചെയ്യും. ഇനിപ്പറയുന്ന പരിഹാരങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു:

• ശ്രദ്ധദ്വാരത്തിലൂടെ ബോർഡ് ചെയ്യുകs: ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ ആവശ്യമാണ്എച്ചിംഗ് ഓപ്പണിംഗ്എസ്വൈദ്യുതി വിതരണ പാളിഅവരുടെ കടന്നുപോകൽ ഉൾക്കൊള്ളാൻ. പവർ ലെയർ ഓപ്പണിംഗ് വളരെ വലുതാണെങ്കിൽ, അത് സിഗ്നൽ ലൂപ്പിനെ ബാധിക്കുകയും സിഗ്നലിനെ മറികടക്കാൻ നിർബന്ധിക്കുകയും ലൂപ്പ് ഏരിയയും ശബ്ദവും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ചില സിഗ്നൽ ലൈനുകൾ ഓപ്പണിംഗിന് സമീപം കേന്ദ്രീകരിച്ച് ഈ ലൂപ്പ് പങ്കിടുകയാണെങ്കിൽ, പൊതുവായ പ്രതിരോധം ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.
• കേബിളുകൾക്ക് മതിയായ ഗ്രൗണ്ട് വയർ: ഓരോ സിഗ്നലിനും അതിൻ്റേതായ പ്രത്യേക സിഗ്നൽ ലൂപ്പ് ആവശ്യമാണ്, സിഗ്നലും ലൂപ്പ് ഏരിയയും കഴിയുന്നത്ര ചെറുതാക്കി, സമാന്തര വിന്യാസം ഉറപ്പാക്കുന്നു.
• പവർ സപ്ലൈ നോയിസ് ഫിൽട്ടർ സ്ഥാപിക്കൽ: ഈ ഫിൽട്ടർ ആന്തരിക വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്തുന്നു, സിസ്റ്റം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നുവിരുദ്ധ ഇടപെടൽസുരക്ഷയും. ഇത് രണ്ട് വഴിയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുRF ഫിൽട്ടർ, പവർ ലൈനിൽ നിന്ന് അവതരിപ്പിച്ച നോയിസ് ഇൻ്റർഫെറൻസ് ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുന്നു (മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഇടപെടൽ തടയുന്നു) കൂടാതെ സ്വയം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശബ്ദവും (മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളുമായുള്ള ഇടപെടൽ ഒഴിവാക്കാൻ), അതുപോലെ ക്രോസ് മോഡ് കോമൺ മോഡ് ഇടപെടൽ.
• പവർ ഐസൊലേഷൻട്രാൻസ്ഫോർമർ: ഇത് കോമൺ-മോഡ് ഗ്രൗണ്ട് ലൂപ്പിനെ വേർതിരിക്കുന്നുവൈദ്യുതി വിതരണം ലൂപ്പർ സിഗ്നൽ കേബിൾ, ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽ സൃഷ്ടിക്കുന്ന കോമൺ-മോഡ് ലൂപ്പ് കറൻ്റ് ഫലപ്രദമായി വേർതിരിക്കുന്നു.
• പവർ റെഗുലേഷൻ: ഒരു ക്ലീനർ പവർ സപ്ലൈ പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നത് വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും.
• വയറിംഗ്: റേഡിയേഷൻ സൃഷ്ടിക്കുന്നതും മറ്റ് സർക്യൂട്ടുകളുമായോ ഉപകരണങ്ങളുമായോ ഇടപെടുന്നത് ഒഴിവാക്കുന്നതിന് വൈദ്യുതി വിതരണത്തിൻ്റെ ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് ലൈനുകൾ വൈദ്യുത ബോർഡിൻ്റെ അരികിൽ നിന്ന് അകറ്റി നിർത്തണം.
• പ്രത്യേക അനലോഗ്, ഡിജിറ്റൽ പവർ സപ്ലൈസ്: ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി ഉപകരണങ്ങൾ സാധാരണയായി ഡിജിറ്റൽ ശബ്ദത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്, അതിനാൽ ഇവ രണ്ടും ഒറ്റപ്പെടുത്തുകയും വൈദ്യുതി വിതരണ പ്രവേശന കവാടത്തിൽ ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുകയും വേണം. ഒരു സിഗ്നലിന് അനലോഗ്, ഡിജിറ്റൽ ഡൊമെയ്‌നുകൾ ക്രോസ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ടെങ്കിൽ, ലൂപ്പ് ഏരിയ കുറയ്ക്കുന്നതിന് സിഗ്നലിലുടനീളം ഒരു ലൂപ്പ് സ്ഥാപിക്കാവുന്നതാണ്.
• വ്യത്യസ്‌ത പാളികൾക്കിടയിൽ പ്രത്യേക പവർ സപ്ലൈകൾ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്നത് ഒഴിവാക്കുക: പാരാസിറ്റിക് കപ്പാസിറ്റൻസിലൂടെ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം എളുപ്പത്തിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നത് തടയാൻ അവയെ സ്തംഭിപ്പിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക.
• സെൻസിറ്റീവ് ഘടകങ്ങൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുക: ഫേസ്-ലോക്ക്ഡ് ലൂപ്പുകൾ (PLLs) പോലുള്ള ഘടകങ്ങൾ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആയതിനാൽ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിൽ നിന്ന് കഴിയുന്നത്ര അകലെ സൂക്ഷിക്കണം.
• പവർ കോർഡ് സ്ഥാപിക്കൽ: സിഗ്നൽ ലൈനിനോട് ചേർന്ന് ഒരു പവർ ലൈൻ സ്ഥാപിക്കുന്നത്, സിഗ്നൽ ലൂപ്പ് കുറയ്ക്കുകയും ശബ്ദം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.
• ബൈപാസ് പാത്ത് ഗ്രൗണ്ടിംഗ്: സർക്യൂട്ട് ബോർഡിലെ വൈദ്യുതി വിതരണ തടസ്സം, ബാഹ്യ വൈദ്യുതി വിതരണ തടസ്സം എന്നിവ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ശബ്‌ദം തടയുന്നതിന്, ബൈപാസ് പാതയെ തടസ്സ പാതയിൽ (റേഡിയേഷൻ ഒഴികെ) സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ശബ്ദത്തെ നിലത്തേക്ക് ബൈപാസ് ചെയ്യാനും തടസ്സം ഒഴിവാക്കാനും അനുവദിക്കുന്നു. മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളും ഉപകരണങ്ങളും.

ഉപസംഹാരമായി:വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിൽ നിന്ന് നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ ഉത്ഭവിച്ചാലും, സർക്യൂട്ടിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. സർക്യൂട്ടിൽ അതിൻ്റെ സ്വാധീനം അടിച്ചമർത്തുമ്പോൾ, ഒരു പൊതു തത്ത്വം പാലിക്കണം: സർക്യൂട്ടിൽ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദത്തിൻ്റെ ആഘാതം കുറയ്ക്കുക, അതേസമയം ബാഹ്യ ഘടകങ്ങളുടെ സ്വാധീനം കുറയ്ക്കുക അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദം കുറയുന്നത് തടയാൻ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിലെ സർക്യൂട്ട്.