PCB Tecnico - Rumore dell'alimentazione elettrica del PCB ad alta frequenza nella progettazione PCB

Abstract: Questo articolo analizza sistematicamente le varie forme e cause dell'interferenza del rumore di potenza nelle schede PCB ad alta frequenza, e attraverso la derivazione della formula, combinata con l'esperienza ingegneristica, propone contromisure corrispondenti, e infine riassume i principi generali che dovrebbero essere seguiti nella soppressione. Rumore dell'alimentazione elettrica. Nelle schede PCB ad alta frequenza, l'interferenza più importante è il rumore dell'alimentazione elettrica.

Sulla base dell'analisi sistematica delle caratteristiche e delle cause del rumore di potenza della scheda PCB ad alta frequenza, combinato con applicazioni ingegneristiche, vengono proposte alcune soluzioni molto efficaci e semplici.

Il rumore dell'alimentatore si riferisce al rumore generato dall'alimentatore stesso o al rumore interferito dalle interferenze. L'interferenza si manifesta nei seguenti aspetti: 1) Rumore distribuito causato dall'impedenza intrinseca dell'alimentatore stesso. Nei circuiti ad alta frequenza, il rumore dell'alimentazione elettrica ha una grande influenza sui segnali ad alta frequenza. Pertanto, è necessario innanzitutto un alimentatore a basso rumore.

Il terreno pulito è importante quanto l'elettricità pulita. Idealmente, l'alimentatore non ha impedenza, quindi non c'è rumore. Tuttavia, in pratica, l'alimentatore ha una certa impedenza e l'impedenza è distribuita in tutto l'alimentatore, quindi anche il rumore sarà sovrapposto all'alimentatore. Pertanto, l'impedenza dell'alimentazione elettrica dovrebbe essere minimizzata e preferibilmente vengono utilizzati uno strato speciale dell'alimentazione elettrica e uno strato di terra.

Nella progettazione del circuito ad alta frequenza, l'alimentazione elettrica sotto forma di progettazione dello strato è solitamente migliore della forma di progettazione del bus, quindi il circuito segue sempre il percorso di minore impedenza.

Inoltre, la scheda di alimentazione fornisce anche un loop di segnale per tutti i segnali generati e ricevuti sul PCB, minimizzando così i loop di segnale e riducendo il rumore. 2) Interferenza di campo in modalità comune.

Si riferisce al rumore tra l'alimentazione elettrica e il terreno. Questo perché l'alimentazione elettrica è causata dall'interferenza di tensione di modo comune causata dal loop formato dal circuito di interferenza e dal piano di riferimento comune. Il suo valore dipende dalla forza relativa del campo elettrico e del campo magnetico da impostare. Su questo canale, la riduzione di Ic si tradurrà in una tensione in modalità comune nel ciclo di corrente di serie, influenzando così la parte ricevente.

Se il campo magnetico occupa la posizione principale, la tensione di modalità comune generata nel ciclo di serie è:

L'ΔB nella formula (1) è il cambiamento dell'intensità di induzione magnetica, Wb / m2; s è la superficie e m2.

Nel caso di un campo elettromagnetico, quando il valore del campo elettrico è noto, la tensione indotta è

L'equazione (2) di solito si applica al di sotto di L = 150 / F, e F è utilizzato per le frequenze elettromagnetiche in MHz.

L'esperienza dei progettisti di PCB è che se questo limite viene superato, il calcolo della tensione massima indotta può essere ridotto a: 3) interferenza di campo in modo differenziale. Si riferisce all'interferenza tra l'alimentazione e le linee 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 sarà discussa qui. 4) Interferenza interlinea. Si riferisce a interferenze tra linee elettriche.

Quando ci sono capacità reciproca C e induttanza reciproca M1-2 tra due circuiti paralleli diversi, se ci sono VC di tensione e IC di corrente nel circuito sorgente di interferenza, apparirà un circuito di interferenza:

A. La tensione dell'accoppiamento di impedenza capacitiva è

Tipo (4) RV è il valore parallelo della resistenza vicino-end e della resistenza lontano-end del circuito di interferenza. B. Resistenza di serie tramite accoppiamento induttivo

Se c'è rumore in modalità comune nella sorgente di interferenza, l'interferenza linea-linea di solito rappresenta due forme di modalità comune e modalità differenziale. 5) Accoppiamento della linea elettrica. Si riferisce al fenomeno in cui un cavo di alimentazione CA o DC è soggetto a interferenze elettromagnetiche e il cavo di alimentazione trasmette queste interferenze ad altri dispositivi. Questo è il rumore dell'alimentazione elettrica interferisce indirettamente con il circuito ad alta frequenza.

Va notato che il rumore dell'alimentatore non è necessariamente generato da se stesso, può anche essere il rumore di rilevamento di interferenze esterne, e quindi il rumore è sovrapposto al rumore (radiazione o conduzione) generato da se stesso per interferire con altri circuiti o apparecchiature.

Le contromisure per eliminare l'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica possono mirare alle diverse manifestazioni e cause dell'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica, che possono mirare alle condizioni in cui si verifica e sopprimere efficacemente l'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica.

La soluzione è:

1) Prestare attenzione ai fori passanti sul bordo. Il foro passante rende necessario incidere l'apertura sullo strato di potenza per consentire lo spazio di passare attraverso il foro passante.

Se l'apertura dello strato di potenza è troppo grande, influenzerà inevitabilmente il loop del segnale, il segnale è costretto a bypassare, l'area del loop aumenta e il rumore aumenta. Se alcune linee di segnale sono concentrate vicino all'apertura, condividi questa parte del circuito e l'impedenza comune attiverà Crosstalk.

2) Il cavo ha bisogno di abbastanza filo di terra.

Ogni segnale deve avere un proprio circuito di segnale proprietario. L'area del segnale e del loop del loop è il più piccolo possibile, il che significa che il segnale è parallelo al loop.

3) Posizionare un filtro di rumore dell'alimentazione elettrica. Può efficacemente sopprimere il rumore all'interno dell'alimentazione elettrica e migliorare l'anti-interferenza e la sicurezza del sistema. È un filtro a radiofrequenza bidirezionale, che può non solo filtrare l'interferenza di rumore introdotta dalla linea di alimentazione (per evitare interferenze da altre apparecchiature), ma anche filtrare il rumore generato da se stesso (per evitare interferenze con altre apparecchiature), e l'interferenza di modalità seriale comune può essere soppressa l'effetto.

4) Trasformatore di isolamento di potenza. Il ciclo di terra di modo comune del circuito di alimentazione o del cavo del segnale è separato, che può efficacemente isolare la corrente del ciclo di modo comune generata da alta frequenza.

5) Regolatore di potenza.

Il recupero di un alimentatore più pulito può ridurre notevolmente il livello di rumore dell'alimentatore.

6) Cablaggio.

Le linee di ingresso e uscita dell'alimentazione elettrica non dovrebbero essere poste sul bordo della scheda dielettrica, altrimenti è facile generare radiazioni e interferire con altri circuiti o dispositivi.

7) Separati alimentatori analogici e digitali. Le apparecchiature ad alta frequenza sono solitamente molto sensibili al rumore digitale, quindi i due dovrebbero essere separati e collegati all'ingresso di alimentazione. Se il segnale copre le parti analogiche e digitali, un loop può essere posizionato sul segnale per ridurre l'area del loop.

8) Evitare alimentatori separati che si sovrappongono tra diversi strati.

Stagge il più possibile, altrimenti il rumore dell'alimentazione elettrica è facilmente accoppiato attraverso la capacità parassitaria in passato.

9) Isolare componenti PCB sensibili.