Tecnologia RF - Risolvi l'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica della scheda PCB ad alta frequenza

Nella scheda PCB ad alta frequenza, una delle interferenze più importanti è il rumore dell'alimentazione elettrica. Sulla base dell'analisi sistematica delle caratteristiche e delle cause del rumore dell'alimentazione elettrica sulla scheda PCB ad alta frequenza e combinata con applicazioni ingegneristiche, vengono presentate alcune soluzioni efficaci e semplici.

Il rumore distribuito è dovuto all'impedenza intrinseca dell'alimentatore stesso. Nella scheda ad alta frequenza del circuito, il rumore dell'alimentazione elettrica ha una grande influenza sul segnale ad alta frequenza. Pertanto, un alimentatore a basso rumore è necessario prima. Terra pulita è altrettanto importante quanto energia pulita, interferenza di campo in modalità comune. Si riferisce al rumore tra l'alimentazione elettrica e il terreno, che è causato dall'interferenza di un alimentatore da parte del loop formato dal circuito interferito e dalla tensione in modalità comune causata dalla superficie di riferimento comune, il cui valore dipende dalla forza relativa dei campi elettrici e magnetici.

1., Analisi del rumore dell'alimentazione elettrica

Il rumore dell'alimentazione elettrica si riferisce al rumore generato dall'alimentazione stessa o indotto da disturbi. La sua interferenza si manifesta nei seguenti aspetti:

1) Il rumore distribuito è causato dall'impedenza intrinseca dell'alimentatore stesso. Nel circuito ad alta frequenza, il rumore dell'alimentazione elettrica ha una grande influenza sul segnale ad alta frequenza. Pertanto, un alimentatore a basso rumore è necessario prima. La terra pulita è importante quanto l'energia pulita.

Un alimentatore ideale non ha impedenza e quindi nessun rumore. Tuttavia, nella situazione attuale, l'alimentatore ha una certa impedenza e l'impedenza è distribuita sull'intero alimentatore, quindi il rumore sarà anche sovrapposto all'alimentatore. Pertanto, l'impedenza dell'alimentazione elettrica dovrebbe essere ridotta il più possibile ed è meglio avere uno strato di potenza speciale e uno strato di terra. Nella progettazione del circuito ad alta frequenza, è generalmente meglio progettare l'alimentazione come uno strato piuttosto che come un bus, in modo che il ciclo possa sempre seguire il percorso con l'impedenza più bassa. Inoltre, la scheda di alimentazione deve fornire un loop di segnale per tutti i segnali generati e ricevuti sul PCB, minimizzando così il loop di segnale e riducendo così il rumore.

2) Accoppiamento del cavo di alimentazione. Dopo che i cavi di alimentazione AC o DC ricevono interferenze elettromagnetiche, i cavi di alimentazione trasmettono l'interferenza ad altri dispositivi. Questa è l'interferenza indiretta del rumore dell'alimentazione elettrica al circuito ad alta frequenza. Va notato che il rumore dell'alimentatore non è necessariamente generato da se stesso, ma può anche essere il rumore indotto da interferenze esterne, e quindi il rumore è sovrapposto al rumore prodotto da se stesso (radiazione o conduzione) per interferire con altri circuiti o dispositivi.

3) Interferenza di campo in modalità comune. Si riferisce al rumore tra l'alimentazione elettrica e il terreno, che è causato dall'interferenza di un alimentatore da parte del loop formato dal circuito interferito e dalla tensione in modalità comune causata dalla superficie di riferimento comune, il cui valore dipende dalla forza relativa dei campi elettrici e magnetici.

Su questo canale, una caduta dell'Ic causerà una tensione in modalità comune nel ciclo di corrente della serie, influenzando la parte ricevente. Se il campo magnetico domina, il valore della tensione in modalità comune generata nel ciclo di terra di serie è:

Vcm = -- (â ο ³B/â ο ³t) * S (1)

Nell'equazione (1), δ B è il cambiamento dell'intensità di induzione magnetica, Wb/m2; S è l'area, m2.

Se si tratta di un campo elettromagnetico e il suo valore di campo elettrico è noto, la sua tensione indotta è:

Vcm = (L*h*F*E/48) (2)

La formula (2) è generalmente applicabile sotto L=150/F, dove F è la frequenza delle onde elettromagnetiche MHz.

Se tale limite viene superato, il calcolo della tensione massima indotta può essere semplificato come segue:

Vcm = 2*h*E (3)

3) Interferenza di campo di modalità differenziale. Interferenza tra l'alimentazione e i cavi di alimentazione in ingresso e in uscita. Nella progettazione effettiva del PCB, l'autore ha scoperto che la sua proporzione nel rumore dell'alimentazione elettrica è molto piccola, quindi non può essere discussa qui.

4) Interferenza interlinea. Interferenza tra linee elettriche. Quando c'è capacità reciproca C e induttanza reciproca M1-2 tra due circuiti paralleli diversi, se c'è VC di tensione e IC di corrente nel circuito sorgente di interferenza, allora apparirà il circuito interferito:

A. La tensione accoppiata attraverso l'impedenza capacitiva è

Vcm = Rv* c1-2 *△Vc/△t (4)

In Formula (4), Rv è il valore parallelo della resistenza locale e della resistenza remota del circuito di interferenza.

B. Resistenza di serie attraverso un accoppiamento induttivo

V = M1-2*â O³Ic/â O³t (5)

Se c'è rumore in modalità comune nella sorgente di interferenza, l'interferenza tra le linee è generalmente in due forme: modalità comune e modalità differenziale.

2, contromisure per eliminare l'interferenza di rumore dell'alimentazione elettrica

Secondo l'analisi di cui sopra delle diverse forme di interferenza del rumore di potenza e delle sue cause, può essere mirato a distruggere le condizioni del suo verificarsi, può efficacemente sopprimere l'interferenza del rumore di potenza. Le soluzioni sono:

1) Prestare attenzione al foro passante sulla piastra. I fori passanti richiedono aperture incise nello strato di potere per lasciare spazio ai fori passanti per passare attraverso. Se l'apertura dello strato di alimentazione elettrica è troppo grande, il circuito del segnale sarà influenzato e il segnale sarà costretto a bypassare, l'area del circuito aumenterà e il rumore aumenterà. Allo stesso tempo, se alcune linee di segnale sono concentrate vicino all'apertura e condividono questa sezione del circuito, l'impedenza comune causerà il cross-talk.

2) Posizionare il filtro di rumore dell'alimentazione elettrica. Può efficacemente sopprimere il rumore interno dell'alimentazione elettrica e migliorare l'anti-interferenza e la sicurezza del sistema. Ed è un filtro rf bidirezionale, non solo può filtrare l'interferenza di rumore dal cavo di alimentazione (per prevenire l'interferenza di altre apparecchiature), ma può anche filtrare il rumore generato da se stesso (per evitare l'interferenza di altre apparecchiature), alla modalità di serie, l'interferenza in modalità comune ha un effetto inibitore.

3) Trasformatore di isolamento di potenza. Separando il ciclo di alimentazione o il ciclo di terra in modalità comune del cavo di segnale, può efficacemente isolare la corrente del ciclo in modalità comune generata al circuito ad alta frequenza.

4) Regolatore di potenza. Il recupero di un alimentatore più pulito può ridurre notevolmente il livello di rumore di potenza.

5) Cablaggio. Le linee di ingresso e uscita dell'alimentatore non devono essere posizionate sul bordo della scheda multimediale. In caso contrario, è probabile che vengano generate radiazioni e che altri circuiti o dispositivi possano essere interferiti.

6) Separati alimentatori analogici e digitali. I dispositivi ad alta frequenza sono generalmente molto sensibili al rumore digitale, quindi dovrebbero essere separati e collegati all'ingresso di alimentazione. Se il segnale deve coprire sia le parti analogiche che quelle digitali, un loop può essere posizionato attraverso il segnale per ridurre l'area del loop.

7) Evitare la sovrapposizione di fonti di alimentazione separate tra diversi strati. Stagge il più possibile, altrimenti, il rumore dell'alimentazione elettrica può facilmente passare attraverso l'accoppiamento capacitivo parassitario.

8) Isolamento di componenti sensibili. Alcuni elementi, come il ciclo a blocco di fase (PLL), sono molto sensibili al rumore dell'alimentazione elettrica e devono essere tenuti il più lontano possibile dall'alimentazione elettrica.

9) Sono necessari abbastanza cavi di terra per il collegamento. Ogni segnale deve avere il suo loop di segnale proprietario e l'area del loop del segnale e del loop dovrebbe essere il più piccolo possibile, cioè il segnale e il loop dovrebbero essere paralleli.

10) Posizionare il cavo di alimentazione. Per ridurre il loop del segnale, il rumore può essere ridotto posizionando la linea di alimentazione sul bordo della linea di segnale.

11) Per prevenire l'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica al circuito stampato e il rumore cumulativo causato dall'interferenza esterna all'alimentazione elettrica, un condensatore di bypass può essere collegato sul percorso di interferenza (tranne radiazione) in modo che il rumore possa essere bypassato al suolo per evitare interferenze con altre apparecchiature e dispositivi.

3, Conclusione

Il rumore dell'alimentazione elettrica è prodotto dall'alimentazione elettrica direttamente o indirettamente al circuito e l'interferenza nel sopprimere l'influenza di esso sul circuito, dovrebbe seguire un principio generale, cioè: da un lato, per quanto possibile per prevenire il rumore dell'alimentazione elettrica sull'influenza del circuito ad alta frequenza, dall'altro, vogliono anche ridurre al minimo l'impatto sull'alimentazione o sul circuito, in modo da non deteriorare il rumore di alimentazione.