マイクロ波技術 - 高周波PCBボード電源雑音干渉を解決する

に 高周波PCBボード, 最も重要な干渉の一つは電源ノイズである. 電源ノイズの特性と原因の系統的解析に基づいて 高周波PCBボード, とエンジニアリングアプリケーションとの組み合わせ, いくつかの効果的でシンプルな解決策を.

分散ノイズは、電源自体の固有インピーダンスに起因する. に 高周波回路基板, 電源ノイズは、大きな影響を与える 高周波 シグナル. したがって, 低雑音電源はまず必要である. クリーンランドはクリーンパワーと同じくらい重要, コモンモードフィールド干渉. 電源とグラウンドの間のノイズを指す, これは、干渉回路によって形成されたループによる電源の干渉と、共通基準面に起因するコモンモード電圧の干渉に起因する, その値は電場と磁場の相対強度に依存する.

電源ノイズの解析

電源ノイズは、電源自体によって発生した、または外乱によって引き起こされるノイズを指す。干渉は次のような局面で現れます。

1）分散ノイズは電源自体の固有インピーダンスに起因する。高周波回路では、電源ノイズが高周波信号に大きな影響を与える。そのため、まず低ノイズ電源が必要になる。クリーンランドはクリーンパワーと同じくらい重要です。

理想的な電源はインピーダンスを持たないので、雑音がない. しかし, 実際に, 電源はあるインピーダンスを有する, そして、インピーダンスは電源全体に分配される, したがって、ノイズも電源に重畳される. したがって, 電源のインピーダンスをできるだけ小さくしなければならない, そして、特別なパワー層と接地層を持つのがベストです. に 高周波回路設計, 一般的に、バスとしてではなく層として電源を設計するのが一般的である, ループが常に最も低いインピーダンスで経路に続くことができるように. 加えて, the power board has to provide a シグナル loop for all generated and received signals on the PCB, したがって、信号ループを最小化し、したがって、ノイズを低減する.

2）電源ケーブルカップリング。ACまたはDC電源ケーブルが電磁干渉を受けると、電力ケーブルは他のデバイスに干渉を送信する。これは、電源ノイズの高周波回路への間接的な干渉である。なお、電源のノイズは、必ずしも単独で発生するのではなく、外部の干渉によって引き起こされるノイズであってもよいし、それ以外の回路や装置と干渉するために、ノイズ（放射または伝導）によって生じるノイズに重畳されている。

3）コモンモードフィールド干渉。電源と接地との間のノイズは、干渉された回路によって形成されたループによる電源と、共通基準面によって生じるコモンモード電圧との干渉によって引き起こされる。

このチャンネルにおいて、ICの低下は、受信部に影響を及ぼす直列電流ループのコモンモード電圧を引き起こす。磁場が支配する場合、直列アースループで発生するコモンモード電圧の値は、

VCM = -- ( 1 .

式（1）において、Bは磁気誘導強度（WB／M 2）の変化であるSは領域M 2である。

電磁界であり、その電界値が既知であれば、誘起電圧は以下の通りである。

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

一般式（2）はL＝150／F以下であり、ここでFは電磁波周波数MHzである。

この限界を超えると、最大誘導電圧の計算は以下のように簡略化できる。

VCM = 2 * H * E ( 3 )

3）微分モードフィールド干渉。電源と入出力電力ケーブルとの干渉。実際のpcb設計では，電源雑音の割合が非常に小さいことが分かったので，ここでは議論できない。

4）線間干渉。電力線間の干渉2つの異なる並列回路間に相互キャパシタンスCと相互インダクタンスM 1−2がある場合、干渉源回路に電圧Vcと電流Icがあると、干渉回路が現れる。

a .容量性インピーダンスを介して結合される電圧は

VCM = RV * C 1 - 2 * ARY CHERINK VC / IE UNDERUNT T ( 4 )

式（4）において、RVは干渉回路のローカル抵抗とリモート抵抗の並列値である。

B .誘導結合による直列抵抗

V = M 1 - 2 *啓妙・IC

干渉源にコモンモードノイズがある場合、ライン間の干渉は一般的に2つの形態である。

電源のノイズ妨害除去対策

上記のパワーノイズ干渉の原因とその原因の解析によれば、その発生条件を破壊することを目標とすることができ、パワーノイズの干渉を効果的に抑制することができる。解決策は次のとおりです。

1）板の貫通孔に注意を払う。スルーホールは、スルーホールが通過するためのスペースを残すためにパワーレイヤーのエッチングされたオープニングを必要とする。電源層の開口が大きすぎると、信号回路が影響を受け、信号がバイパスされ、回路面積が増加しノイズが増加する。同時に、いくつかの信号線が開口部の近くに集中し、回路のこの部分を共有する場合、共通インピーダンスはクロストークを引き起こす。

2）電源ノイズフィルタを配置する。これは効果的に電源の内部雑音を抑制し、システムの干渉防止とセキュリティを向上させることができます。そして、それは双方向RFフィルタであるだけでなく、電源コード（他の器材の干渉を防ぐために）からの雑音干渉を除外することができるだけでなく、また、それ自体によって発生する雑音（他の器材の干渉を避けるために）をフィルタリングすることができます、シリーズモードに、コモンモード干渉は抑制効果を持ちます。

3) Power isolation transformer. 信号ケーブルのパワーループまたはコモンモードグラウンドループを分離することによって, で発生するコモンモードループ電流を効果的に分離することができる 高周波回路基板.

4) Power regulator. クリーナ電源の回復は、電力ノイズレベルを大幅に低減することができる.

5）配線。電源の入出力ラインは、メディア・ボードのエッジに置かれてはならない。さもなければ、放射線は発生しそうであり、他の回路または装置は妨害されてもよい。

6）別のアナログ及びディジタル電源。高周波デバイスは一般にデジタルノイズに非常に敏感であるので、それらは分離されなければならず、電力入口に接続されるべきである。信号がアナログおよびデジタル部分の両方にまたがる場合、ループはループ領域を減らすために信号全体に配置され得る。

7）異なる層間の別個の電源の重複を避ける。そうしないと、電源ノイズが寄生容量結合を通過することが容易になる。

8）高感度成分の単離。位相ロックループ（PLL）のようないくつかの要素は、電源ノイズに非常に敏感であり、可能な限り電源から遠く離れている必要がある。

9）接続に十分な接地線が必要である。それぞれの信号は独自の信号ループを必要とし、信号とループのループ面積はできるだけ小さくなければならない。すなわち、信号とループは並列でなければならない。

10）電源コードを置く。信号ループを減らすために、信号線のエッジに電力線を配置することによって、ノイズを低減することができる。

11）回路基板への電源ノイズの干渉や電源への外部干渉による累積ノイズを防止するために、他の機器やデバイスとの干渉を回避するために、ノイズを干渉させて干渉経路（放射線以外）にバイパスコンデンサを接続することができる。

3、結論

電源ノイズは、電源から直接または間接的に生成される, 干渉, the 回路 in suppressing the influence of it on the 回路, 一般原則に従う, 片手で, の影響で電源ノイズを防ぐために可能な限り 高周波回路基板, 一方で, また、電源や回路に影響を最小限にしたい, 電力雑音を悪化させないように.