Leiterplattentechnisch - Spannungsversorgungsgeräusche der Hochfrequenz-Leiterplatte im PCB-Design

Zusammenfassung: Dieser Beitrag analysiert systematisch die verschiedenen Formen und Ursachen von Störgeräuschen in Hochfrequenz-Leiterplatte Bretter, und durch Formel-Ableitung, kombiniert mit Ingenieurerfahrung, schlägt entsprechende Gegenmaßnahmen vor, und schließlich fasst die allgemeinen Prinzipien zusammen, die bei der Unterdrückung befolgt werden sollten. Geräusche der Stromversorgung. In Hochfrequenz-Leiterplatten, je wichtigere Störung das Stromversorgungsgeräusch ist.

Auf der Grundlage einer systematischen Analyse der Merkmale und Ursachen von high-frequency Leiterplattenleistung noise, kombiniert mit technischen Anwendungen, einige sehr effektive und einfache Lösungen werden vorgeschlagen.

Netzrauschanalyse Netzrauschen bezieht sich auf das Rauschen, das durch das Netzteil selbst erzeugt wird oder das Rauschen, das durch Interferenzen gestört wird. Die Störung manifestiert sich in folgenden Aspekten: 1) Verteiltes Rauschen, das durch die inhärente Impedanz des Netzteils selbst verursacht wird. In Hochfrequenzschaltungen hat Stromversorgungsgeräusche einen großen Einfluss auf hochfrequente Signale. Daher ist zunächst eine rauscharme Stromversorgung erforderlich.

Sauberer Boden ist genauso wichtig wie sauberer Strom. Idealerweise hat das Netzteil keine Impedanz, so dass es kein Rauschen gibt. In der Praxis hat das Netzteil jedoch eine bestimmte Impedanz, und die Impedanz ist über das Netzteil verteilt, so dass Rauschen auch auf das Netzteil überlagert wird. Daher sollte die Impedanz der Stromversorgung minimiert werden, und eine spezielle Versorgungsschicht und Erdungsschicht werden bevorzugt verwendet.

Im Hochfrequenzschaltungsdesign, Die Stromversorgung in Form von Layer Design ist in der Regel besser als die Form von Bus Design, so folgt die Schaltung immer dem Pfad der geringsten Impedanz.

Darüber hinaus bietet das Power Board auch eine Signalschleife für alle erzeugten und empfangenen Signale auf der Leiterplatte, wodurch Signalschleifen minimiert und Rauschen reduziert wird. 2) Feldstörungen im Gleichtaktmodus.

Bezieht sich auf das Geräusch zwischen dem Netzteil und dem Boden. Dies liegt daran, dass die Stromversorgung durch die Gleichtaktspannungsstörung verursacht wird, die durch die Schleife verursacht wird, die durch den Störkreis und die gemeinsame Bezugsebene gebildet wird. Sein Wert hängt von der relativen Stärke des einzustellenden elektrischen Feldes und des Magnetfeldes ab. Auf diesem Kanal führt die Verringerung von Ic zu einer Gleichtaktspannung in der Reihenstromschleife, wodurch sich das Empfangsteil auswirkt.

Wenn das Magnetfeld die Hauptposition einnimmt, ist die Gleichtaktspannung, die in der Reihenschleife erzeugt wird:

Die ΔB in der Formel (1) ist die Änderung der magnetischen Induktionsintensität, Wb in m2; s ist die Fläche und m2.

Im Falle eines elektromagnetischen Feldes, wenn der elektrische Feldwert bekannt ist, wird die induzierte Spannung

Gleichung (2) gilt normalerweise unterhalb von L.150 bis F, und F wird für elektromagnetische Frequenzen in MHz verwendet.

Die Erfahrung von Leiterplattendesignern ist, dass, wenn diese Grenze überschritten wird, die Berechnung der maximal induzierten Spannung reduziert werden kann auf: 3) Differentialfeldstörungen. 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 Stromversorgungsgeräusch sehr gering ist, so dass es hier nicht diskutiert wird. 4) Interline Interferenz. Bezieht sich auf Interferenzen zwischen Stromleitungen.

Wenn zwischen zwei verschiedenen parallelen Schaltkreisen gegenseitige Kapazität C und gegenseitige Induktivität M1-2 vorhanden sind, wenn Spannung VC und Strom-IC in der Störquellenschaltung vorhanden sind, erscheint eine Störschaltung:

A. Die Spannung der kapazitiven Impedanzkupplung ist

Typ (4) RV ist der Parallelwert des Nah-End-Widerstands und des Fern-End-Widerstands des Störkreises. B. Reihenwiderstand über induktive Kupplung

Wenn in der Störquelle Gleichtaktrauschen vorhanden ist, stellt die Leitung-zu-Leitung-Interferenz normalerweise zwei Formen von Gleichtakt- und Differenzmodus dar. 5) Stromleitung Kupplung. Bezieht sich auf das Phänomen, bei dem ein AC- oder DC-Netzkabel elektromagnetischen Störungen ausgesetzt ist und das Netzkabel diese Störungen an andere Geräte überträgt. Dabei stört das Netzrauschen indirekt den Hochfrequenzschalt.

Es sollte beachtet werden, dass das Rauschen der Stromversorgung nicht unbedingt von selbst erzeugt wird, es kann auch das Rauschen der externen Störerfassung sein, und dann wird das Rauschen mit dem Rauschen (Strahlung oder Leitung) überlagert, das von sich selbst erzeugt wird, um andere Schaltungen oder Geräte zu stören.

Die Gegenmaßnahmen zur Beseitigung von Störgeräuschen der Stromversorgung können auf die verschiedenen Manifestationen und Ursachen von Störgeräuschen der Stromversorgung abzielen, die auf die Bedingungen abzielen können, unter denen sie auftreten, und die Störung des Störgeräusches der Stromversorgung effektiv unterdrücken.

Die Lösung ist:

1) Achten Sie auf die Durchgangslöcher auf dem Brett. Das Durchgangsloch macht es notwendig, die Öffnung auf der Leistungsschicht zu ätzen, um Raum durch das Durchgangsloch zu lassen.

Wenn die Öffnung der Leistungsschicht zu groß ist, beeinflusst sie unweigerlich die Signalschleife, das Signal wird gezwungen, zu umgehen, der Schleifenbereich nimmt zu und das Rauschen nimmt zu. Wenn einige Signalleitungen in der Nähe der Öffnung konzentriert sind, teilen Sie diesen Teil der Schaltung, und die gemeinsame Impedanz löst Übersprechen aus.

2) Das Kabel benötigt genug Erdungskabel.

Jedes Signal muss eine eigene proprietäre Signalschleife haben. Der Signal- und Schleifenbereich der Schleife ist so klein wie möglich, was bedeutet, dass das Signal parallel zur Schleife ist.

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. Es ist ein Zwei-Wege-Hochfrequenzfilter, der nicht nur die von der Stromleitung eingeführten Störgeräusche filtern kann (um Störungen von anderen Geräten zu verhindern), sondern auch das von sich selbst erzeugte Rauschen herausfiltern kann (um Interferenzen mit anderen Geräten zu vermeiden), und die Interferenzen im seriellen Modus können unterdrückt werden.

4) Trenntransformator. Die Gleichtakt-Masseschleife des Stromkreises oder des Signalkabels ist getrennt, wodurch der Gleichtakt-Schleifenstrom, der durch Hochfrequenz erzeugt wird, effektiv isoliert werden kann.

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 verlegt werden, da es sonst leicht ist, Strahlung zu erzeugen und andere Schaltungen oder Geräte zu stören.

7) Separate analoge und digitale Netzteile. Hochfrequenzgeräte sind normalerweise sehr empfindlich gegenüber digitalem Rauschen, daher sollten die beiden getrennt und am Stromeingang angeschlossen werden. Wenn das Signal den analogen und digitalen Teil überspannt, kann eine Schleife auf dem Signal platziert werden, um den Schleifenbereich zu reduzieren.

8) Vermeiden Sie separate Netzteile, die sich zwischen verschiedenen Schichten überlappen.

Stagger es so weit wie möglich, sonst wird das Stromversorgungsgeräusch leicht durch die parasitäre Kapazität in der Vergangenheit gekoppelt.

9) Isolate sensitive Leiterplattenkomponenten.