Leiterplatte Blog - Lösungen für Stromversorgungsgeräusche im Hochfrequenz-PCB-Design

In Hochfrequenzen Leiterplatte, Die wichtigste Art von Störung ist das Rauschen der Stromversorgung. Durch systematische Analyse der Eigenschaften und Ursachen von Netzrauschen auf Hochfrequenzen Leiterplattes, und deren Kombination mit technischen Anwendungen, einige sehr effektive und einfache Lösungen werden vorgeschlagen.

Stromversorgungsgeräusche bezeichnet das Rauschen, das durch das Netzteil selbst erzeugt oder durch Störungen verursacht wird. Seine Interferenz manifestiert sich in den folgenden Aspekten:

1) Verteiltes Rauschen wird durch die inhärente Impedanz der Stromversorgung selbst verursacht. In Hochfrequenzschaltungen hat Stromversorgungsgeräusche einen größeren Einfluss auf hochfrequente Signale. Daher ist zunächst eine rauscharme Stromversorgung erforderlich. Sauberer Boden und sauberer Strom sind ebenso wichtig.

Idealerweise hat ein Netzteil keine Impedanz, so dass es kein Rauschen gibt. Die tatsächliche Stromversorgung hat jedoch eine bestimmte Impedanz, und die Impedanz ist über die gesamte Stromversorgung verteilt, so dass das Rauschen auch auf die Stromversorgung überlagert wird. Daher sollte die Impedanz der Stromversorgung so weit wie möglich reduziert werden, und es gibt spezielle Versorgungsschichten und Masseschichten. Im Hochfrequenzschaltungsdesign ist es im Allgemeinen besser, die Stromversorgung in Form einer Schicht als in Form eines Busses zu entwerfen, so dass die Schleife immer dem Pfad der Impedanz folgen kann. Darüber hinaus muss die Leistungsplatine eine Signalschleife für alle auf der Leiterplatte erzeugten und empfangenen Signale bereitstellen, die das Rauschen der Signalschleife reduzieren kann.

2) Feldstörungen im Gleichtaktmodus. Es bezieht sich auf das Geräusch zwischen dem Netzteil und dem Boden. Es ist die Störung, die durch eine Stromversorgung verursacht wird, die durch die Schleife verursacht wird, die durch die gestörte Schaltung gebildet wird, und die Gleichtaktspannung verursacht wird, die durch die gemeinsame Bezugsebene verursacht wird. Sein Wert hängt von der relativen Beziehung zwischen dem elektrischen Feld und dem Magnetfeld ab. Stark oder schwach.

Auf diesem Kanal verursacht der Rückgang von Ic eine Gleichtaktspannung in der seriell angeschlossenen Stromschleife, die den Empfängerabschnitt beeinflusst. Wenn das Magnetfeld dominiert, ist der Wert der Gleichtaktspannung, die in der Reihenerdschleife entwickelt wird, folgender:

3) Feldstörungen im Differenzmodus. Bezieht sich auf die Interferenz zwischen dem Netzteil und den Ein- und Ausgangsleitungen. Im eigentlichen PCB-Design fand der Autor heraus, dass sein Anteil am Netzteilrauschen sehr klein ist, so dass es hier nicht diskutiert werden kann.

4) Stromleitung Kupplung. Es bezieht sich auf das Phänomen, dass, nachdem die AC- oder DC-Stromleitung elektromagnetischen Störungen ausgesetzt ist, die Stromleitung die Störung an andere Geräte überträgt. Dies ist die Störung von Stromversorgungsgeräuschen an Hochfrequenzschaltungen indirekt. Es ist zu beachten, dass das Rauschen der Stromversorgung nicht notwendigerweise von selbst erzeugt wird, sondern auch das Rauschen sein kann, das durch externe Störungen verursacht wird, und dann dieses Rauschen mit dem von sich selbst erzeugten Rauschen (Strahlung oder Leitung) überlagern kann, um andere Schaltungen oder Geräte zu stören.

Gegenmaßnahmen zur Beseitigung von Störgeräuschen im Netzteil

Entsprechend den verschiedenen Manifestationen und Ursachen von Stromversorgungsgeräuschen, die oben analysiert wurden, können die Bedingungen, unter denen es auftritt, angegangen werden, und die Störung von Stromversorgungsgeräuschen kann effektiv unterdrückt werden. Die Lösungen sind:

1) Achten Sie auf die Durchgangslöcher auf dem Brett. Die Durchkontaktierungen erfordern geätzte Öffnungen in der Versorgungsschicht, um Platz für die Durchkontaktierungen zu schaffen. Wenn die Öffnung der Leistungsschicht zu groß ist, wird sich dies unweigerlich auf die Signalschleife auswirken, das Signal wird gezwungen, umzukehren, der Schleifenbereich wird zunehmen, und das Rauschen wird zunehmen. Zur gleichen Zeit, wenn einige Signalleitungen in der Nähe der Öffnung konzentriert sind und diesen Abschnitt der Schleife teilen, verursacht die gemeinsame Impedanz Übersprechen.

2) Der Verbindungsdraht benötigt genügend Erdungskabel. Jedes Signal muss eine eigene dedizierte Signalschleife haben, und der Schleifenbereich des Signals und der Schleife sollten so klein wie möglich sein, das heißt, das Signal und die Schleife sollten parallel sein.

3) Setzen Sie einen Rauschfilter für die Stromversorgung ein. Es kann das Rauschen innerhalb der Stromversorgung effektiv unterdrücken und die Störfestigkeit und Sicherheit des Systems verbessern. Und es ist ein Zwei-Wege-Hochfrequenzfilter, der nicht nur die von der Stromleitung eingeführten Störgeräusche herausfiltern kann (um die Störung anderer Geräte zu verhindern), sondern auch das selbst erzeugte Rauschen herausfiltern kann (um zu vermeiden, dass andere Geräte gestört werden), und den Serienmodus und den gemeinsamen Modus stören kann. beide gehemmt.

4) Trenntransformator. Trennende Stromkreise oder Gleichtakt-Masseschleifen von Signalkabeln können Gleichtakt-Schleifenströme effektiv isolieren, die bei hohen Frequenzen erzeugt werden.

5) Leistungsregler. Ein sauberes Netzteil kann den Geräuschpegel des Netzteils erheblich reduzieren.

6) Verkabelung. Die Ein- und Ausgangsleitungen des Netzteils sollten nicht an der Kante der dielektrischen Platine platziert werden, da sonst Strahlung leicht auftreten und andere Schaltungen oder Geräte stören kann.

7) Die analogen und digitalen Netzteile sollten getrennt werden. Hochfrequenzgeräte sind in der Regel sehr empfindlich gegenüber digitalem Rauschen, daher sollten beide getrennt und am Eingang des Netzteils miteinander verbunden werden. Wenn das Signal die analogen und digitalen Teile umfassen soll, kann eine Schleife an der Stelle platziert werden, wo das Signal kreuzt, um den Schleifenbereich zu reduzieren. Abbildung 4.

8) Vermeiden Sie getrennte Netzteile, die sich zwischen verschiedenen Schichten überlappen. Versuchen Sie, sie zu stagnieren, sonst kann das Stromversorgungsgeräusch leicht durch die parasitäre Kapazität gekoppelt werden.

9) Empfindliche Bauteile isolieren. Einige Komponenten, wie z.B. Phase-Locked Loops (PLLs), sind sehr empfindlich gegenüber Netzrauschen und sollten so weit wie möglich von der Stromversorgung entfernt gehalten werden.

10) Stecken Sie das Netzkabel. Um Signalschleifen zu reduzieren, kann eine Rauschunterdrückung erreicht werden, indem Stromleitungen neben Signalleitungen platziert werden.

11) Um die Störung des Stromversorgungsgeräusches auf die Leiterplatte und das akkumulierte Rauschen zu verhindern, das durch externe Störung auf die Stromversorgung verursacht wird, kann ein Bypass-Kondensator parallel auf dem Störpfad (außer Strahlung) mit der Erde verbunden werden, so dass das Rauschen an die Erde umgangen werden kann, um Störungen mit anderen Geräten und Geräten zu vermeiden.

Stromversorgungsgeräusche werden direkt oder indirekt von der Stromversorgung erzeugt und stören den Stromkreis. Bei Unterdrückung seines Einflusses auf die Schaltung, ein allgemeiner Grundsatz sollte befolgt werden, das heißt: auf der einen Seite, Es ist notwendig, das Geräusch der Stromversorgung so weit wie möglich zu verhindern. Der Einfluss der Schaltung, auf der anderen Seite, sollte auch den Einfluss der Außenwelt oder des Schaltkreises auf das Netzteil minimieren, um das Geräusch der Stromversorgung nicht zu verschlechtern Leiterplatte.