Teknik PCB - Beberapa tip untuk meningkatkan kekebalan papan PCB untuk mengubah kuasa

Untuk penyukar dan sistem akhir, mesti pastikan bunyi pada sebarang input yang diberi tidak mempengaruhi prestasi. Adakah ia berbau? Untuk memahami bunyi bekalan kuasa dan memenuhi keperluan desain sistem, aspek apa yang perlu kita perhatikan di papan PCB?

Pertama pilih penyukar, kemudian pilih pengatur, LDO, penyukar pengatur, dll. Tidak semua pengatur sesuai. Anda patut semak spesifikasi bunyi dan garis dalam helaian data pengatur, serta frekuensi tukar (jika menggunakan pengatur tukar). Pengatur biasa mungkin mempunyai bunyi 10µVrms dalam lebar band 100kHz. Anggap bunyi itu bunyi putih, ia sama dengan densiti bunyi 31.6nVrms/Hz dalam band frekuensi sasaran.

Semak indeks penolakan bekalan kuasa penukar untuk memahami bila prestasi penukar akan rosak kerana bunyi bekalan kuasa. Dalam zon Nyquist pertama fS/2, PSRR bagi penukar kelajuan tinggi biasanya 60dB(1mV/V). Jika nilai tidak diberikan dalam helaian data, sila ukur mengikut kaedah terdahulu, atau tanya pembuat.

Menggunakan ADC 16-bit dengan julat input skala penuh 2Vp-p, kadar pengumpulan 78dBSNR dan 125MSPS, lantai bunyi ialah 11.26nVrms. Bunyi dari mana-mana sumber mesti berada di bawah nilai ini untuk mencegahnya daripada mempengaruhi penyukar. Dalam zon Nyquist pertama, bunyi penyukar akan menjadi 89.02µVrms (11.26nVrms/⢢¢Hz)*⢢¢(125MHz/2). Walaupun bunyi pengatur (31.6nv/⢢Hz) lebih daripada dua kali lipat daripada penukar, penukar mempunyai PSRR 60dB, yang akan menekan bunyi pengatur penukar ke 31.6pV/⢢¢Hz (31.6nV/⢢Hz* 1mV/V). Bunyi ini jauh lebih kecil daripada lantai bunyi penukar, jadi bunyi pengatur tidak akan merusak prestasi penukar.

Penapisan kuasa, pendaratan dan bentangan sama penting. Menambah kondensator 0.1µF pada pin bekalan kuasa ADC boleh membuat bunyi lebih rendah daripada nilai yang dihitung sebelumnya. Ingat bahawa beberapa pin kuasa melukis lebih semasa atau lebih sensitif daripada pin kuasa lain. Oleh itu, kapasitor penyahpautan patut digunakan dengan berhati-hati, tetapi sedar bahawa beberapa pin kuasa mungkin memerlukan kapasitor penyahpautan tambahan. Tambah penapis LC sederhana pada output bekalan kuasa juga membantu untuk mengurangi bunyi. Namun, apabila menggunakan pengatur tukar, penapis kaskad boleh menekan bunyi ke aras yang lebih rendah. Apa yang perlu diingat ialah setiap peningkatan satu tahap peningkatan akan meningkat sekitar 20dB per 10-oktave.

Satu perkara yang perlu dicatat adalah bahawa analisis di atas hanya untuk penukar tunggal. Jika sistem melibatkan pembuka berbilang atau saluran, analisis bunyi akan berbeza. Contohnya, sistem ultrasound menggunakan banyak saluran ADC, yang digambarkan secara digital untuk meningkatkan julat dinamik. Pada dasarnya, setiap kali bilangan saluran ganda, lantai bunyi penyukar/sistem akan dikurangi dengan 3dB. Sebagai contoh di atas, jika dua penukar digunakan, lantai bunyi penukar akan menjadi setengah (3dB); jika empat penukar digunakan, lantai bunyi akan menjadi '6dB. Ini kerana setiap penukar boleh dianggap sebagai sumber bunyi yang tidak terhubung. Sumber bunyi tidak berkaitan adalah independen satu sama lain, jadi pengiraan RSS (punca kuasa dua jumlah kuasa dua) boleh dilakukan. Akhirnya, sebagaimana bilangan saluran meningkat dan lantai bunyi sistem menurun, sistem akan menjadi lebih sensitif, dan kekangan desain pada bekalan kuasa akan menjadi lebih ketat.

Ia mustahil untuk menghapuskan semua bunyi bekalan kuasa dalam aplikasi, kerana tiada sistem boleh menjadi sepenuhnya imun terhadap bunyi bekalan kuasa. Oleh itu, sebagai pengguna ADC, kita mesti bertindak aktif dalam desain bekalan kuasa dan tahap layout.

Berikut adalah beberapa tip berguna untuk membantu anda maksimumkan kekebalan PCB terhadap perubahan kuasa:

Potong semua kereta kuasa dan tekanan bas sampai ke papan sistem.

Ingat: setiap peningkatan peningkatan akan meningkat sekitar 20dB per 10-oktave.

Jika bekalan kuasa memimpin lebih panjang dan bekalan kuasa ke ICs, peranti, dan/atau kawasan tertentu, mereka patut dipasang semula.

Kedua frekuensi tinggi dan frekuensi rendah mesti terputus.

Titik masukan kuasa sebelum kondensator pemisah ditetapkan sering menggunakan serangkaian beads ferrit. Lakukan ini untuk setiap tenaga bekalan kuasa memasuki papan sistem, sama ada ia berasal dari LDO atau pengatur tukar.

Untuk kondensator tambahan, kuasa yang dikumpulkan dengan ketat dan lapisan tanah (jarak ¤ 4 mils) patut digunakan, sehingga rancangan PCB sendiri mempunyai kemampuan pemisahan frekuensi tinggi.

Macam mana-mana layout papan sirkuit yang baik, bekalan kuasa patut disimpan jauh dari sirkuit analog sensitif seperti tahap depan ADC dan sirkuit jam.

Pembahagian sirkuit yang baik sangat penting, beberapa komponen boleh ditempatkan di belakang PCB untuk meningkatkan izolasi.

Perhatikan laluan kembalian tanah, terutama di sisi digital, untuk memastikan transien digital tidak kembali ke bahagian analog papan sirkuit. Dalam beberapa kes, pesawat tanah terpisah mungkin juga berguna.

Simpan komponen rujukan analog dan digital pada tahap mereka sendiri. Pendekatan konvensional ini boleh meningkatkan pengasingan dari bunyi dan interaksi sambungan.

Ikut cadangan penghasil IC. Jika nota aplikasi atau helaian data tidak menjelaskan secara langsung, papan penilaian patut dipelajari. Ini adalah alat permulaan yang sangat baik.