PCB 기술 - PCB 설계 중 고주파 PCB의 전원 잡음

요약: 본고는 고주파 PCB판 전력 소음 방해의 각종 형식과 원인을 분석하고 공식적인 유도를 통해 공사 경험을 결합시켜 해당하는 대책을 제시하며 마지막으로 전력 소음을 억제할 때 지켜야 할 일반적인 원칙을 정리했다.전원 소음.고주파 PCB 보드에서 더 중요한 간섭은 전원 노이즈입니다.

고주파 PCB 보드 전원 소음의 특징과 원인을 체계적으로 분석한 토대에서 공정 응용과 결합하여 매우 효과적이고 간단한 해결 방안을 제시했다.

전원 노이즈 분석 전원 노이즈는 전원 공급 장치 자체에서 발생하는 노이즈나 간섭으로 인해 발생하는 노이즈입니다.간섭은 다음과 같은 몇 가지 측면에서 나타납니다. 1) 전원 자체의 고유한 임피던스로 인한 분산 잡음.고주파 회로에서 전원 소음은 고주파 신호에 큰 영향을 미친다.따라서 먼저 저소음 전원이 필요합니다.

깨끗한 바닥은 깨끗한 전력만큼 중요하다.이상적으로 전원 공급 장치에는 임피던스가 없으므로 소음이 없습니다.그러나 실제로 전원 공급 장치는 일정한 임피던스를 가지고 있으며 임피던스가 전체 전원 공급 장치에 분포되어 있기 때문에 노이즈도 전원 공급 장치에 겹쳐집니다.따라서 전원 공급 장치의 임피던스를 최소화하고 특수 전원 및 접지층을 사용하는 것이 좋습니다.

고주파 회로 설계에서 레이어 설계 형태의 전원은 일반적으로 버스 설계 형태보다 좋기 때문에 회로는 항상 최소 임피던스 경로를 따릅니다.

또한 전원 기판은 PCB에서 생성 및 수신되는 모든 신호에 대한 신호 루프를 제공하여 신호 루프를 최소화하고 노이즈를 줄입니다.2) 공모장 간섭.

전원과 접지 사이의 소음을 가리킨다.이는 전원 공급 장치가 회로 및 공용 참조 평면으로 형성된 루프에 의해 방해되는 공통 모드 전압 간섭으로 인해 발생하기 때문입니다.이 값은 설정할 전장과 자기장의 상대 강도에 따라 달라집니다.이 채널에서 Ic의 감소는 직렬 전류 회로의 동일 모드 전압을 초래하여 수신 부분에 영향을 미칩니다.

자기장이 주 위치를 차지하면 직렬 회로에서 발생하는 공통 모드 전압은 다음과 같습니다.

공식 (1) 의 섬 B는 자기 감지 강도의 변화, Wb/m2;s는 면적, m2.

전자장의 경우, 전장 값이 이미 알려졌을 때, 감응 전압은

방정식 (2) 은 일반적으로 L=150/F 이하에 적용되며 F는 MHz 단위의 전자기 주파수에 사용됩니다.

PCB 설계자의 경험은 이 한계를 초과하면 최대 감응 전압의 계산이 3) 차형장 간섭으로 줄어들 수 있다는 것이다.전원 공급 장치와 입력 및 출력 전원 코드 사이의 간섭을 나타냅니다.

실제 PCB 설계에서 필자는 전원 소음에서 차지하는 비율이 매우 작다는 것을 발견했는데, 여기서 더 이상 설명하지 않겠다.4) 선로 간 간섭.전력선 사이의 간섭을 가리킨다.

두 개의 서로 다른 병렬 회로 사이에 상호 감지 C와 상호 감지 M1-2가 있는 경우 간섭 소스 회로에 전압 VC와 전류 IC가 있는 경우 간섭 회로가 나타납니다.

A. 커패시터 임피던스 결합의 전압은

유형 (4) RV는 회로를 방해하는 근거리 저항과 원거리 저항의 병렬 값입니다.B. 센싱 결합을 통한 직렬 저항기

간섭 소스에 공통 모드 노이즈가 있는 경우 선 대 선 간섭은 일반적으로 공통 모드와 차동 모드의 두 가지 형태를 나타냅니다.5) 전력선 결합.AC 또는 DC 전원 코드가 전자기 간섭을 받아 다른 장치로 전달되는 현상입니다.이것은 전원 소음이 고주파 회로에 대한 간접적인 방해이다.

주의해야 할 점은 전원의 소음은 반드시 스스로 산생된것이 아니며 외부에서 감응을 교란하는 소음일수도 있다. 그런 다음 소음을 자기가 산생한 소음 (복사 또는 전도) 과 중첩시켜 기타 회로나 설비를 교란한다.

전원 소음 간섭을 제거하는 대책은 전원 소음 간섭의 서로 다른 표현 형식과 원인에 대해 발생할 수 있는 조건에 대해 전원 소음의 간섭을 효과적으로 억제할 수 있다.

솔루션은 다음과 같습니다.

1) 보드의 구멍을 확인합니다.구멍을 통해 공간이 구멍을 통과할 수 있도록 전력 레이어의 개구부를 에칭할 필요가 있습니다.

만약 전력층의 개구가 너무 크면 불가피하게 신호환로에 영향을 미치게 되며 신호는 핍박에 의해 옆길로 가게 되고 환로면적이 증가되고 소음이 증가된다.만약 일부 신호선이 개구부 부근에 집중되어 있다면, 공유 회로의 이 부분, 공공 임피던스는 직렬 교란을 촉발할 것이다.

2) 케이블에 충분한 접지선이 필요합니다.

각 신호에는 고유한 전용 신호 루프가 필요합니다.루프의 신호와 루프 면적은 가능한 한 작으며, 이는 신호가 루프와 평행하다는 것을 의미한다.

3) 전원 소음 필터를 배치합니다.전원 공급 장치 내부의 소음을 효과적으로 억제하고 시스템의 간섭과 안전성을 향상시킬 수 있습니다.이는 전력선에 도입된 노이즈 간섭 (다른 장치의 간섭을 방지) 뿐만 아니라 자체적으로 발생하는 노이즈 (다른 장치와의 간섭을 피함) 를 필터링할 수 있는 양방향 무선 주파수 필터로, 직렬 모드 공통 모드 간섭은 억제 효과를 얻을 수 있다.

4) 전원 격리 변압기.전원 회로나 신호 케이블의 공통 모드 접지 회로는 분리되어 있어 고주파에서 발생하는 공통 모드 회로 전류를 효과적으로 격리할 수 있다.

5) 전력 조절기.

더 깨끗한 전원 공급 장치를 다시 확보하면 전원 공급 장치의 소음 수준을 크게 줄일 수 있습니다.

6) 연결.

전원 공급 장치의 입력 및 출력 케이블은 미디어 보드의 가장자리에 배치되어서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 방사선이 발생하여 다른 회로 또는 장치를 방해하기 쉽습니다.

7) 독립적인 아날로그 및 디지털 전원 공급 장치.고주파 장치는 일반적으로 디지털 노이즈에 민감하므로 전원 공급 장치 입구에서 분리하여 연결해야 합니다.신호가 아날로그 및 디지털 섹션을 통과하는 경우 신호에 루프를 배치하여 루프 면적을 줄일 수 있습니다.

8) 계층 간에 겹치지 않는 개별 전원 공급 장치

가능한 한 어긋나게 해라. 그렇지 않으면 전원 소음이 과거의 기생 용량을 통해 쉽게 결합될 것이다.

9) 민감한 PCB 구성 요소를 분리합니다.