PCBニュース - PCB設計における電源ノイズ対策

電源の固有インピーダンスに起因する分布雑音. イン 高周波PCB, 電源ノイズは高周波信号に大きな影響を与える. したがって, 低騒音電源はまず必要である. きれいな地面はきれいな電源と同じくらい重要です；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. それは、干渉された回路および特定の電源の共通基準面により形成されるループに起因するコモンモード電圧に起因する干渉である. その値は相対電場と磁場に依存する. 強度は強度に依存する.

イン 高周波PCBボード, 干渉のより重要なタイプは、電源ノイズである. 電力雑音の特性と原因の系統的解析 高周波PCBボード, エンジニアリングアプリケーションと組み合わせる, いくつかの非常に効果的でシンプルなソリューションが提案されて.

電源ノイズ解析

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。干渉は次の局面に現れる。

1）電源自体の固有インピーダンスによる分散ノイズ。高周波回路では、電源ノイズが高周波信号に与える影響が大きい。このため、まず低雑音電源が必要となる。きれいな地面はクリーンな電源と同じくらい重要です。

理想的に, 電源はインピーダンスがない, だから音がない. しかし, 実際の電源は、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, 電源にもノイズが重畳される. 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、専用のパワー・レイヤーおよびグランド・レイヤーを有することは、最もよい. イン 高周波回路設計, 一般的に、バスの形態よりも、層の形態で電源を設計するのが一般的である, ループが常に最小の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, 電源ボードは、また、全ての生成されて受信されたシグナルのために信号ループを提供しなければなりません PCBボード, 信号ループを最小化できるようにする, それによってノイズを減らす.

2）コモンモードフィールド干渉。電源と接地の間のノイズを指します。それは、干渉された回路および特定の電源の共通基準面により形成されるループに起因するコモンモード電圧によって、生じる干渉である。その値は相対電場と磁場に依存する。強度は強度に依存する。

このチャネルでは、IC内の降下は、直列部ループにおいてコモンモード電圧を生じさせ、これは受信部に影響を及ぼす。磁界が支配的である場合、直列接地ループにおいて生成されるコモンモード電圧の値は以下の通りである

VCM = -( Yes - Chenno - b b / Ia - Chancho - T )* s ( 1 )

式（1）において、△Bは磁束密度、WB／M 2の変化であるSは領域M 2である。

電磁界であれば、その電界値が既知の場合、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、fはMHzの電磁波の周波数である。

この限界を超えると、最大誘導電圧の計算を簡単にすることができる。

VCM = 2 * H * E ( 3 )

3）微分モードフィールド干渉。電源と入出力電力線との間の干渉を指す。実際のPCB設計では、電源ノイズの割合が非常に小さいことがわかったので、ここで議論する必要はない。

4）線間干渉。電力線間の干渉を指す。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は近端抵抗と干渉回路の遠端抵抗の並列値である。

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には、一般的に、ライン間干渉はコモンモードおよび差動モードの形態をとる。

5）電力線結合。ACまたはDC電源コードが電磁干渉を受けると、電源コードは他のデバイスに干渉を送信するという現象を指す。これは、高周波回路への電源ノイズ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く、その後、このノイズを他の回路または装置と干渉するために自身（放射または伝導）によって発生するノイズと重畳させる。

電源ノイズ干渉除去対策

以上のように解析された電源ノイズの干渉の原因や原因の違いを考慮すると、目標条件で発生する条件を破壊することができ、電源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にスペースを残すためにエッチングされるパワー・レイヤーのオープニングを必要とする。パワー層の開口が大きすぎると、信号ループに必然的に影響を与え、信号がバイパスされ、ループ領域が増加し、ノイズが増加する。同時に、いくつかの信号線が開口の近くに集中し、このループを共有する場合、共通インピーダンスはクロストークを引き起こす。

2）接続配線に十分な接地線が必要である。各信号は専用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、すなわち信号とループは並列でなければならない。

3）電源ノイズフィルタを設置する。これは効果的に電源内のノイズを抑制し、システムの干渉と安全性を向上させることができます。そして、それは双方向のラジオ周波数フィルタ（それは電力線から導入される雑音干渉をフィルターにかけることができない）（他の装置からの干渉を防ぐために）だけでなく、それ自体によって発生する雑音（他の器材との干渉を避けるために）を除外して、シリアルモードコモンモードに干渉します。両者とも抑制効果を有する。

4）電力絶縁変圧器。信号ケーブルのパワーループまたはコモンモードグランドループを分離することにより、高周波数で発生され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。

5）電源レギュレータ。よりクリーンな電源を取り戻すことは、電源のノイズレベルを大いに減らすことができる。

6）配線。電源の入出力ラインは、誘電体ボードの端部に配置されるべきではない。そうでなければ、放射を発生し、他の回路または装置と干渉するのは容易である。

7）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、2つは分離されて、電源の入口で一緒に接続されなければならない。信号がアナログおよびデジタル部分の両方にまたがる必要がある場合、ループ領域を減らすためにループを信号スパンに配置することができる。図4に示すように。

8 )異なる層間の個別電源の重複を避ける。可能な限りそれらを停滞させ、そうでなければ電源ノイズが寄生キャパシタンスを通して容易に結合される。

9）高感度成分を分離する。位相ロックループ（PLL）のようないくつかの構成要素は、電源ノイズに非常に敏感である。可能な限り電源から遠く離れてそれらを保つ。

10）電源コードを置く。信号ループを低減するために、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）電源ノイズが回路基板に干渉するのを防止し、電源に対する外部干渉による蓄積ノイズを防止するために、バイパスパスを干渉経路（放射線以外）で接地することができ、他の機器や装置と干渉しないようにノイズを接地することができる。

結論として

電源ノイズは、電源から直接または間接的に生成され、回路に干渉する。回路への影響を抑制する場合、一般的な原理を追随すべきである。一方、電源ノイズをできるだけ予防すべきである。一方、回路の影響は、電源のノイズを悪化させないように、電源に対する外部または回路の影響を最小限にする必要がある。