Technique RF - Résoudre les interférences de bruit d'alimentation de carte PCB haute fréquence

Dans les cartes PCB haute fréquence, l'une des perturbations les plus importantes est le bruit d'alimentation. Sur la base de l'analyse systématique des caractéristiques et des causes du bruit d'alimentation de la carte PCB haute fréquence, combinée à des applications d'ingénierie, quelques solutions efficaces et simples ont été proposées.

Le bruit distribué est dû à l'impédance intrinsèque de l'alimentation elle - même. Dans les cartes haute fréquence, le bruit d'alimentation a une grande influence sur les signaux haute fréquence. Il faut donc tout d'abord une alimentation à faible bruit. Une terre propre est aussi importante qu'une électricité propre, avec des interférences de champ de mode commun. Par bruit entre l'alimentation et la masse, on entend le bruit résultant de la perturbation de l'alimentation par la boucle formée par le circuit perturbé et de la tension de mode commun induite par la surface de référence commune, dont la valeur dépend des intensités relatives des champs électriques et magnétiques.

1. Analyse du bruit de puissance

Le bruit d'alimentation fait référence au bruit généré par l'alimentation elle - même ou causé par des interférences. Ses perturbations se manifestent de plusieurs façons:

1) Le bruit distribué est causé par l'impédance intrinsèque de l'alimentation elle - même. Dans les circuits haute fréquence, le bruit d'alimentation a une grande influence sur les signaux haute fréquence. Il faut donc tout d'abord une alimentation à faible bruit. Une terre propre est tout aussi importante qu'une électricité propre.

L'alimentation idéale n'a pas d'impédance et donc pas de bruit. Cependant, dans la pratique, l'alimentation a une certaine impédance et l'impédance est répartie sur l'ensemble de l'alimentation, de sorte que le bruit se superpose également à l'alimentation. Par conséquent, l'impédance de l'alimentation doit être réduite autant que possible, il est préférable d'avoir une couche d'alimentation spéciale et une couche de terre. Dans la conception de circuits haute fréquence, il est généralement préférable de concevoir l'alimentation comme une couche plutôt que comme un bus, de sorte que la boucle peut toujours suivre le chemin de l'impédance la plus faible. En outre, la carte d'alimentation doit fournir une boucle de signal pour tous les signaux générés et reçus sur le PCB, minimisant ainsi la boucle de signal et réduisant ainsi le bruit.

2) connecteur de câble d'alimentation. Après qu'un câble d'alimentation AC ou DC ait reçu une interférence électromagnétique, le câble d'alimentation transmet l'interférence à d'autres appareils. Il s'agit d'une perturbation indirecte du circuit haute fréquence par le bruit d'alimentation. Il est à noter que le bruit de l'alimentation n'est pas nécessairement généré par elle - même, mais peut également être causé par des perturbations extérieures, le bruit étant alors superposé à un bruit généré par elle - même (rayonnement ou conduction), perturbant d'autres circuits ou dispositifs.

3) interférence de champ de mode commun. Par bruit entre l'alimentation et la masse, on entend le bruit résultant de la perturbation de l'alimentation par la boucle formée par le circuit perturbé et de la tension de mode commun induite par la surface de référence commune, dont la valeur dépend des intensités relatives des champs électriques et magnétiques.

Sur ce canal, une chute de IC provoquera une tension de mode commun dans la boucle de courant série, affectant ainsi la partie réception. Si le champ magnétique est dominant, la valeur de la tension de mode commun générée dans la boucle de masse en série est:

VCM = - - (a³b / a³t) * s (1)

Dans l'équation (1), l'îlot B est la variation de l'intensité de l'induction magnétique, WB / M 2; S est la superficie, m2.

S'il s'agit d'un champ électromagnétique dont on connaît la valeur, sa tension induite est:

VCM = (L * H * f * E / 48) (2)

La formule (2) s'applique généralement en dessous de l = 150 / F, où F est la fréquence de l'onde électromagnétique MHz.

Si cette limite est dépassée, le calcul de la tension maximale induite peut être simplifié en:

VCM = 2 * H * E (3)

3) interférence de champ de mode différentiel. Interférence entre le dispositif d'alimentation et les câbles d'alimentation d'entrée et de sortie. Dans la conception réelle du PCB, les auteurs ont constaté qu'il représentait un faible pourcentage du bruit d'alimentation et ne sont donc pas discutés ici.

4) interférence entre les lignes. Interférences entre les lignes électriques. En présence d'une capacité mutuelle C et d'une inductance mutuelle M1 - 2 entre deux circuits parallèles différents, le circuit perturbé apparaît si la tension VC et le courant IC sont présents dans le circuit source de perturbation:

A. la tension couplée par impédance Capacitive est

VCM = RV * C1 - 2 * â³vc / â³t (4)

Dans la formule (4), RV est la valeur parallèle de la résistance locale et de la résistance distante du circuit perturbateur.

B. résistance série par couplage inductif

V = M1 - 2 * a³ic / a³t (5)

S'il y a un bruit de mode commun dans la source d'interférence, l'interférence entre les lignes prend généralement deux formes: le mode commun et le mode différentiel.

2, contre - mesures pour éliminer les interférences de bruit d'alimentation

En fonction de l'analyse ci - dessus des différentes formes de perturbation du bruit de puissance et de leurs causes, il est possible de perturber de manière ciblée les conditions dans lesquelles elles se produisent et de supprimer efficacement les perturbations du bruit de puissance. La solution est:

1) faites attention aux trous traversants sur la plaque. Les Vias nécessitent la gravure d'ouvertures dans la couche de puissance pour laisser de la place au passage des vias. Si l'ouverture de la couche d'alimentation est trop grande, le circuit de signal sera affecté, le signal sera forcé de Bypass, la surface du circuit augmentera et le bruit augmentera. Dans le même temps, si certaines lignes de signal sont concentrées près de l'ouverture et partagent cette partie du circuit, l'impédance commune entraînera une diaphonie.

2) placez le filtre de bruit de l'équipement d'alimentation. Il peut efficacement supprimer le bruit interne de l'alimentation et améliorer la résistance aux interférences et la sécurité du système. Il s'agit d'un filtre RF bidirectionnel qui peut filtrer non seulement les interférences de bruit de la ligne d'alimentation (pour éviter les interférences d'autres appareils), mais également le bruit généré par lui - même (pour éviter les interférences d'autres appareils), a un effet inhibiteur sur le mode série, interférence de mode commun.

3) transformateur d'isolation de puissance. En séparant la boucle d'alimentation du câble de signal ou la boucle de masse de mode commun, il est possible d'isoler efficacement le courant de boucle de mode commun généré sur la carte de circuit haute fréquence.

4) régulateur de puissance. La restauration d'une alimentation plus propre peut réduire considérablement les niveaux de bruit d'alimentation.

5) câblage. Les lignes d'entrée et de sortie de l'alimentation ne doivent pas être placées sur les bords de la carte média. Sinon, un rayonnement peut se produire et peut interférer avec d'autres circuits ou appareils.

6) Alimentation analogique et numérique indépendante. Les appareils haute fréquence sont généralement très sensibles au bruit numérique, ils doivent donc être séparés et connectés à une prise de courant. Si le signal doit traverser les parties analogique et numérique, vous pouvez placer une boucle sur le signal pour réduire la zone de boucle.

7) Évitez les superpositions d'alimentation indépendantes entre les différentes couches. Entrelacé autant que possible, sinon le bruit d'alimentation est facilement couplé par des capacités parasites.

8) isolation des composants sensibles. Certains éléments, tels que les boucles à verrouillage de phase (PLL), sont très sensibles au bruit d'alimentation et doivent être éloignés autant que possible de l'alimentation.

9) La connexion nécessite un cordon de terre suffisant. Chaque signal doit avoir sa propre boucle de signal et la zone de boucle du signal et de la boucle doit être aussi petite que possible, c'est - à - dire que le signal et la boucle doivent être parallèles.

10) placez le cordon d'alimentation. Pour réduire la boucle de signal, on peut réduire le bruit en plaçant la ligne d'alimentation en bordure de la ligne de signal.

11) afin d'éviter les interférences de la carte par le bruit d'alimentation et le bruit accumulé de l'alimentation par des interférences externes, un condensateur de dérivation (autre que le rayonnement) peut être connecté sur le chemin d'interférence de sorte que le bruit peut être dérivé à la masse pour éviter les interférences avec d'autres appareils et dispositifs.

3. Conclusion

Le bruit d'alimentation est généré directement ou indirectement par l'alimentation électrique, tandis que les interférences, le circuit électrique, en supprimant son effet sur le circuit, doit suivre un principe général, à savoir: d'une part, éviter autant que possible l'effet du bruit d'alimentation sur la carte à haute fréquence, d'autre part, Il est également souhaitable de minimiser l'impact sur l'alimentation ou le circuit électrique afin de ne pas aggraver le bruit de puissance.