Analisis jeung Mitigasi Power Supply Noise dina-Frékuénsi High Prosés Desain PCB

Di PCB frékuénsi luhurs, noise catu daya nangtung kaluar salaku formulir signifikan tina gangguan. Artikel ieu ngalaksanakeun analisis komprehensif ngeunaan ciri jeung asal-usul noise catu daya dina PCBs frékuénsi luhur, sarta nawarkeun solusi praktis tur éféktif dumasar kana aplikasi rékayasa.

A.Analisis Power Supply Noise

Noise catu daya ngarujuk kana sora anu dihasilkeun atawa kaganggu ku catu daya sorangan. Interferensi ieu dibuktikeun dina aspék ieu:

1. Distributed noise dihasilkeun tinaimpedansi alamiahtina catu daya. Dina sirkuit frékuénsi luhur, sora catu daya sacara signifikan mangaruhan sinyal frékuénsi luhur. Ku alatan éta, sarat awal nyaéta low-noisesasayogian tanaga. Sarua krusial nyaéta taneuh beresih jeung catu daya.

Dina skenario idéal, catu daya bakalimpedansi bébas, hasilna euweuh noise. Nanging, dina prakna, catu daya gaduh impedansi anu tangtu, anu disebarkeun ka sadaya catu daya, ngarah kana superimposition bising. Lantaran kitu, usaha kedah dilakukeun pikeun ngaminimalkeun impedansi catu daya. Éta leuwih hade mun boga dedicated pesawat kakuatanjeungpesawat taneuh. Dina desain sirkuit frékuénsi luhur, sacara umum leuwih éféktif ngarancang catu daya dina lapisan tinimbang dina format beus, mastikeun yén loop konsistén nuturkeun jalur kalawan impedansi pangsaeutikna. Salaku tambahan, papan kakuatan nyayogikeun aloop sinyalpikeun sakabéh sinyal dihasilkeun sarta narima dina PCB, kukituna ngaminimalkeun loop sinyal jeung ngurangan noise.

2. Interferensi Lapangan Modeu Umum: Jenis gangguan ieu aya hubunganana sareng sora antara catu daya sareng taneuh. Éta timbul tina gangguan anu disababkeun ku loop anu dibentuk ku sirkuit anu kaganggu sareng tegangan modeu umum hasil tina permukaan rujukan umum. Gedéna gumantung kana médan listrik sareng magnét rélatif, sareng inténsitasna kawilang rendah.

Dina skenario ieu, panurunan dina arus (Ic) ngabalukarkeun tegangan modeu umum dina séri.loop ayeuna, mangaruhan bagian panarima. Lamun étamédan magnétpredominates, tegangan mode umum dihasilkeun dina loop taneuh runtuyan dirumuskeun ku rumus:

ΔB dina rumus (1) ngagambarkeun parobahan inténsitas induksi magnét, diukur dina Wb/m²; S ngalambangkeun wewengkon dina m².

Pikeun hijimédan éléktromagnétik, nalika médan listrik nilaina dipikanyaho, tegangan induksi dirumuskeun ku Persamaan (2), anu umumna lumaku nalika L=150/F atanapi kirang, kalayan F ngawakilanfrékuénsi gelombang éléktromagnétikdina MHz. Upami wates ieu ngaleuwihan, itungan tegangan induksi maksimum tiasa disederhanakeun sapertos kieu:

3. Interferensi Medan Mode Diferensial: Ieu nujul kana gangguan antara catu daya sarenggaris kakuatan input jeung kaluarans. Dina desain PCB saleresna, panulis ningali yén kontribusina pikeun noise catu daya minimal, sahingga tiasa dileungitkeun di dieu.
4. Interférénsi Interline: Jenis gangguan ieu patali jeung interferensi antara saluran listrik. Lamun aya silih capacitance (C) jeung silih induktansi (M1-2) antara dua sirkuit paralel béda, gangguan bakal manifest dina sirkuit interfered lamun aya tegangan (VC) jeung ayeuna (IC) dina sirkuit sumber gangguan:
   1. Tegangan gandeng ngaliwatan impedansi kapasitif dirumuskeun ku Persamaan (4), dimana RV ngagambarkeun nilai paralel tinalalawanan deukeut-tungtungjeunglalawanan tebih-tungtungtinasirkuit ngaganggu.
   2. Résistansi runtuyan ngaliwatan gandeng induktif: Lamun aya noise mode umum dina sumber gangguan, gangguan interline umumna muncul dina duanana mode umum tur mode diferensial.
5. Power Line gandeng: Fenomena ieu kajantenan nalika saluran listrik ngirimkeun gangguan ka alat-alat anu sanés saatosnagangguan éléktromagnétikti AC atanapi DC sumber kakuatanIeu ngagambarkeun bentuk teu langsung gangguan noise catu daya on sirkuit frékuénsi luhurs. Kadé dicatet yén noise catu daya bisa jadi teu merta dihasilkeun ku sorangan, tapi ogé bisa hasil tina induksi interferensi éksternal, ngarah kana superimposition (radiated atawa dipigawé) noise dihasilkeun ku sorangan, kukituna interfering jeung sirkuit atawa alat séjén.

• Countermeasures pikeun Ngaleungitkeun Gangguan Noise Power Supply

Mertimbangkeun rupa-rupa manifestasi sareng panyabab gangguan gangguan sora catu daya anu dianalisis di luhur, kaayaan anu nyababkeun noise catu daya tiasa sacara khusus kaganggu, sacara épéktip ngirangan gangguan. Solusi di handap ieu disarankeun:

• Perhatian kaDewan Ngaliwatan liangs: Ngaliwatan liang necessitatebubuka etchings dinalapisan catu dayapikeun nampung petikan maranéhanana. Lamun bukaan lapisan kakuatan badag teuing, éta bisa mangaruhan loop sinyal, forcing sinyal pikeun bypass sarta ngaronjatkeun aréa loop jeung noise. Upami jalur sinyal tangtu konséntrasi caket lawang sareng ngabagi loop ieu, impedansi umum tiasa nyababkeun crosstalk.
• Kawat Ground Cukup pikeun Kabel: Unggal sinyal merlukeun loop sinyal dedicated sorangan, kalawan sinyal jeung aréa loop diteundeun sakumaha leutik-gancang, mastikeun alignment paralel.
• Nempatkeun Power Supply Noise Filter: Filter Ieu éféktif suppresses noise catu daya internal, enhancing sistemanti gangguanjeung kaamanan. Ieu fungsi salaku dua arahsaringan RF, nyaring kaluar gangguan noise diwanohkeun ti saluran listrik (nyegah gangguan ti alat sejen) jeung noise dihasilkeun ku sorangan (pikeun ngahindarkeun gangguan ka alat sejen), kitu ogé cross-mode gangguan mode umum.
• Isolasi kakuatanTransformer: Ieu ngasingkeun umum-mode taneuh loop tinacatu daya loop kabel sinyal, éféktif misahkeun arus loop umum-mode dihasilkeun dina frékuénsi luhur.
• Regulasi Daya: Mulangkeun catu daya anu langkung bersih tiasa sacara signifikan ngirangan sora catu daya.
• Wiring: Garis input sareng kaluaran catu daya kedah dijauhkeun tina ujung papan diéléktrik pikeun nyegah ngahasilkeun radiasi sareng ngaganggu sirkuit atanapi peralatan sanés.
• Suplai Daya Analog sareng Digital Pisah: Alat-alat frekuensi luhur umumna sénsitip pisan kana sora digital, janten duanana kedah diasingkeun sareng disambungkeun babarengan dina lawang catu daya. Lamun sinyal perlu meuntas duanana domain analog jeung digital, loop bisa ditempatkeun sakuliah sinyal pikeun ngurangan aréa loop.
• Hindarkeun Tumpang tindih Pasokan Daya Kapisah Antara Lapisan Béda: Usahakeun ngahudangkeunana pikeun nyegah gangguan catu daya teu gampang digandeng ku kapasitansi parasit.
• Ngasingkeun Komponén Sénsitip: Komponén sapertos puteran dikonci fase (PLLs) sénsitip pisan kana sora catu daya sareng kedah dijauhkeun tina catu daya.
• Nempatkeun Power Cord: Nempatkeun garis kakuatan sapanjang jalur sinyal, bisa ngurangan loop sinyal jeung ngahontal réduksi noise.
• Bypass Path Grounding: Pikeun nyegah akumulasi noise disababkeun ku gangguan catu daya dina circuit board jeung gangguan catu daya éksternal, jalur bypass bisa grounded dina jalur gangguan (teu kaasup radiasi), sahingga noise bisa bypassed kana taneuh sarta Ngahindarkeun gangguan kalayan alat jeung alat lianna.

Kasimpulanana:Noise catu daya, boh dihasilkeun langsung atanapi henteu langsung tina catu daya, ngaganggu sirkuit. Nalika ngirangan pangaruhna dina sirkuit, prinsip umum kedah diturutan: ngaleutikan dampak gangguan catu daya dina sirkuit bari ogé ngirangan pangaruh faktor éksternal atanapi sirkuit dina catu daya pikeun nyegah degradasi bising catu daya.