Technologie PCB - Comment résoudre les interférences de bruit de puissance sur une carte haute fréquence

Bruit distribué causé par l'impédance intrinsèque de l'alimentation. Dans une carte haute fréquence / circuit haute fréquence, le bruit d'alimentation a une plus grande influence sur le signal haute fréquence. Il faut donc d'abord une alimentation à faible bruit. Un sol propre est aussi important qu'une source d'énergie propre; Interférence de champ de mode commun. Fait référence au bruit entre l'alimentation et la terre. Il s'agit d'une perturbation causée par une tension de mode commun induite par une boucle formée d'un circuit perturbé et d'une surface de référence commune à une certaine source d'alimentation. Sa valeur dépend des champs électriques et magnétiques relatifs. La force dépend de la force.

Dans les cartes haute fréquence, un type d'interférence plus important est le bruit d'alimentation. Grâce à l'analyse systématique des caractéristiques et des causes du bruit de puissance de la plaque haute fréquence, combinée à des applications d'ingénierie, des solutions très efficaces et simples sont proposées.

Analyse du bruit de puissance

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

1. Bruit distribué causé par l'impédance intrinsèque de l'alimentation elle - même. Dans les circuits haute fréquence, le bruit d'alimentation a une plus grande influence sur les signaux haute fréquence. Il faut donc d'abord une alimentation à faible bruit. Un sol propre est aussi important qu'une source d'énergie propre.

Idéalement, l'alimentation n'a pas d'impédance et donc pas de bruit. Cependant, l'alimentation réelle a une certaine impédance et l'impédance est répartie sur toute 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, de préférence avec une couche d'alimentation dédiée et une couche de terre. Dans la conception de circuits haute fréquence / carte haute fréquence, il est généralement préférable de concevoir l'alimentation sous la forme d'une couche plutôt que sous la forme d'un bus, de sorte que la boucle peut toujours suivre le chemin de l'impédance minimale. En outre, la carte d'alimentation doit également fournir une boucle de signal pour tous les signaux produits et reçus sur la carte haute fréquence, minimisant ainsi la boucle de signal et réduisant ainsi le bruit.

2. Couplage de ligne électrique. Fait référence au phénomène selon lequel les lignes d'alimentation en courant alternatif ou en courant continu transmettent des interférences à d'autres appareils après avoir été soumises à des interférences électromagnétiques. 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, ce bruit étant alors superposé à celui généré par elle - même.

(rayonnement ou conduction) interférer avec d'autres circuits ou équipements.

3. Interférence de champ de mode commun. Fait référence au bruit entre l'alimentation et la terre. Il s'agit d'une perturbation causée par une tension de mode commun induite par une boucle formée d'un circuit perturbé et d'une surface de référence commune à une certaine source d'alimentation. Sa valeur dépend des champs électriques et magnétiques relatifs. La force dépend de la force.

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

VCM = - (a³b / a³t) * s (1)

Dans la formule (1), Isla B est la variation de la densité du flux magnétique, WB / m2; S est la superficie, m2.

S'il s'agit d'un champ électromagnétique, lorsque la valeur de son champ électrique est connue, sa tension induite est:

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

L'équation (2) s'applique généralement à l = 150 / F ou moins, où F est la fréquence de l'onde électromagnétique en 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. Se réfère à l'interférence entre l'alimentation et les lignes 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, il n'est donc pas nécessaire d'en parler ici.

4. Interférence entre les lignes. Fait référence aux 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 * a³vc / a³t (4)

Dans la formule (4), RV est la valeur parallèle des résistances proximale et distale du circuit perturbé.

B. résistance série par couplage inductif

V = M1 - 2 * a³ic / a³t (5)

Si un bruit de mode commun est présent dans la source d'interférence, l'interférence ligne à ligne prend généralement la forme d'un mode commun et d'un mode différentiel.

Contre - mesures pour éliminer les interférences de bruit d'alimentation

Compte tenu des différentes manifestations et causes des perturbations du bruit d'alimentation analysées ci - dessus, il est possible de perturber de manière ciblée les conditions dans lesquelles elles se produisent, en supprimant efficacement les perturbations du bruit d'alimentation. La solution est:

1. Régulateur de puissance. Retrouver une alimentation plus propre peut réduire considérablement le niveau sonore de votre alimentation.

2. 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.

3. Câblage. Les lignes d'entrée et de sortie de l'alimentation ne doivent pas être posées sur les bords de la plaque diélectrique, sinon elles sont susceptibles de générer des radiations et de perturber d'autres circuits ou appareils.

4. Isoler les composants sensibles. Certains composants, tels que les boucles à verrouillage de phase (PLL), sont très sensibles au bruit d'alimentation. Gardez - les le plus loin possible de l'électricité.

5. Évitez le chevauchement d'alimentation indépendant entre les différentes couches. Entrelacé autant que possible, sinon le bruit d'alimentation est facilement couplé par des capacités parasites.

6. Transformateur d'isolation de puissance. La séparation de la boucle d'alimentation ou de la boucle de masse de mode commun du câble de signal permet d'isoler efficacement le courant de boucle de mode commun généré par les hautes fréquences.

7. Un câble de mise à la terre suffisant est nécessaire pour connecter le fil. Chaque signal doit avoir sa propre boucle de signal dédiée et la zone de boucle du signal et de la boucle est aussi petite que possible, c'est - à - dire que le signal et la boucle doivent être parallèles.

8. Faites attention aux trous traversants sur la plaque haute fréquence. Les Vias nécessitent la gravure d'ouvertures sur la couche de puissance afin de laisser de la place au passage des vias. Si l'ouverture de la couche de puissance est trop grande, cela affectera inévitablement la boucle de signal, le signal sera forcé de Bypass, la zone de boucle augmentera et le bruit augmentera. Dans le même temps, si certaines lignes de signal sont concentrées près de l'ouverture et partagent cette boucle, l'impédance commune entraînera une diaphonie.

9. Alimentation analogique et numérique séparée. Les appareils haute fréquence sont généralement très sensibles au bruit numérique et doivent donc être séparés et connectés ensemble à l'entrée de l'alimentation. Si le signal doit traverser les parties analogique et numérique, vous pouvez placer une boucle à la portée du signal pour réduire la surface de la boucle.

10. Afin d'éviter les interférences du bruit d'alimentation sur la carte haute fréquence / circuit imprimé et le bruit accumulé causé par des interférences externes sur l'alimentation, il est possible de mettre à la terre le condensateur de dérivation dans le chemin d'interférence (à l'exception du rayonnement), de sorte que le bruit contourne la terre et évite les interférences avec d'autres équipements et installations.

11. Placez le filtre de bruit de puissance. Il peut efficacement supprimer le bruit à l'intérieur de l'alimentation et améliorer la résistance aux interférences et la sécurité du système. Et il s'agit d'un filtre RF bidirectionnel qui filtre non seulement les interférences de bruit introduites à partir de la ligne électrique (pour éviter les interférences avec d'autres appareils), mais aussi les bruits générés par lui - même (pour éviter les interférences avec d'autres appareils) et interfère avec le mode commun en série. Les deux ont un effet inhibiteur.

Conclusion

Le bruit d'alimentation est généré directement ou indirectement par l'alimentation électrique et perturbe le circuit. Les principes généraux doivent être respectés lors de la suppression de ses effets sur le circuit. D'une part, le bruit d'alimentation doit être évité autant que possible. D'autre part, l'influence du circuit doit également minimiser l'influence extérieure ou du circuit sur l'alimentation afin de ne pas aggraver le bruit de l'alimentation.