在 高頻PCB板, 最重要的干擾之一是電源雜訊. 本文系統分析了電源雜訊的特點及產生原因 高頻PCB板, 並結合工程應用, 提出了一些簡單有效的解決方案.
分佈式雜訊是由電源本身的固有阻抗引起的. 在 高頻電路板, 電源雜訊對 高頻 訊號. 因此, 首先需要低雜訊電源. 清潔的土地和清潔的電力一樣重要, 共模場干擾. 指電源與接地之間的雜訊, 這是由受干擾電路形成的回路的電源干擾和由公共參攷面引起的共模電壓引起的, 其值取決於電場和磁場的相對强度.
1、電源雜訊分析
電源雜訊是指電源本身產生的雜訊或干擾引起的雜訊。 其干擾表現在以下幾個方面:
1)分佈式雜訊是由電源本身的固有阻抗引起的。 在高頻電路中,電源雜訊對高頻訊號有很大的影響。 囙此,首先需要低雜訊電源。 清潔的土地和清潔的電力一樣重要。
理想的電源沒有阻抗,囙此沒有譟音. 然而, 在實際情況下, 電源有一定的阻抗, 阻抗分佈在整個電源上, 囙此雜訊也會疊加在電源上. 因此, 應盡可能降低電源阻抗, 最好有一個特殊的電源層和接地層. 在 高頻電路設計, 通常,最好將電源設計為一個層,而不是匯流排, 這樣回路就可以始終沿著阻抗最低的路徑. 此外, the power board has to provide a 訊號 loop for all generated and received signals on the PCB, 從而使訊號回路最小化,從而降低雜訊.
2)電力電纜耦合。 交流或直流電力電纜接收到電磁干擾後,電力電纜會將干擾傳輸到其他設備。 這是電源雜訊對高頻電路的間接干擾。 應注意的是,電源的雜訊不一定是由自身產生的,也可能是由外部干擾引起的雜訊,然後雜訊與自身產生的雜訊(輻射或傳導)疊加,以干擾其他電路或設備。
3)共模場干擾。 是指電源與地面之間的雜訊,由受干擾電路形成的回路的電源干擾和由公共參攷面引起的共模電壓引起,其值取決於電場和磁場的相對强度。
在該通道上,Ic下降將導致串聯電流回路中產生共模電壓,從而影響接收部分。 如果磁場占主導地位,則串聯接地回路中產生的共模電壓值為:
Vcm=——(立方桶/立方噸)*S(1)
式(1)中,δB是磁感應強度的變化,Wb/m2; S是面積,m2。
如果是電磁場,其電場值已知,則其感應電壓為:
Vcm=(長*高*寬*寬/48)(2)
公式(2)通常適用於L=150/F以下,其中F是電磁波頻率MHz。
如果超過該限值,最大感應電壓的計算可簡化為:
Vcm=2*h*E(3)
3)差模場干擾。 電源與輸入和輸出電源電纜之間的干擾。 在實際的PCB設計中,筆者發現它在電源雜訊中所占的比例很小,所以這裡就不討論了。
4)線路間干擾。 電源線之間的干擾。 當兩個不同並聯電路之間存在互感C和互感M1-2時,如果干擾源電路中存在電壓VC和電流IC,則會出現被干擾電路:
A、通過電容阻抗耦合的電壓為
Vcm=Rv*c1-2*Vc/t(4)
在公式(4)中,Rv是干擾電路的本地電阻和遠程電阻的平行值。
B、通過電感耦合的串聯電阻
V=M1-2*Ic/t(5)
如果干擾源中存在共模雜訊,則線間干擾通常有兩種形式:共模和差模。
2、消除電源雜訊干擾的對策
根據以上分析不同形式的電力雜訊干擾及其原因,可以有針對性地破壞其發生的條件,可以有效地抑制電力雜訊的干擾。 解決方案包括:
1)注意板上的通孔。 通孔需要在電源層上蝕刻開口,以便為通孔留出空間。 如果電源層的開口過大,訊號電路將受到影響,訊號將被迫旁路,電路面積將新增,雜訊將新增。 同時,如果一些訊號線集中在開口附近並共用該部分電路,則公共阻抗將導致串擾。
2)放置電源雜訊篩檢程式。 它可以有效地抑制電源的內部雜訊,提高系統的抗干擾性和安全性。 而它是一種雙向射頻濾波器,不僅可以濾除來自電源線的雜訊干擾(防止其他設備的干擾),還可以濾除自身產生的雜訊(避免其他設備的干擾),對串聯模式、共模干擾有抑制作用。
3) Power isolation transformer. 通過分離訊號電纜的電源回路或共模接地回路, 它可以有效隔離 高頻電路板.
4) Power regulator. 恢復更清潔的電源可以大大降低電源雜訊水准.
5)接線。 電源的輸入和輸出線不應放置在介質板的邊緣。 否則,可能會產生輻射,並干擾其他電路或設備。
6)單獨的類比和數位電源。 高頻設備通常對數位雜訊非常敏感,囙此應將其分離並連接到電源插座。 如果訊號跨越類比和數位部分,可以在訊號上放置一個環路,以减少環路面積。
7)避免不同層之間的獨立電源重疊。 盡可能使其錯開,否則,電源雜訊很容易通過寄生電容耦合。
8)隔離敏感組件。 有些元件,如鎖相環(PLL),對電源雜訊非常敏感,應盡可能遠離電源。
9)連接需要足够的地線。 每個訊號都需要有自己的專用訊號環路,訊號和環路的環路面積應盡可能小,即訊號和環路應平行。
10)放置電源線。 為了减少訊號回路,可以通過將電源線放置在訊號線的邊緣來减少雜訊。
11)為了防止電源雜訊對電路板的干擾和外部干擾對電源造成的累積雜訊,可以在干擾路徑(輻射除外)上連接一個旁路電容器,以便將雜訊旁路到地面,避免對其他設備和裝置的干擾。
3、結論
電源雜訊是由電源直接或間接向, 和干擾, the 環行 in suppressing the influence of it on the 環行, 應遵循一般原則, 那就是:一方面, 盡可能防止電源雜訊對 高頻電路板, 另一方面, 還要儘量減少對電源或電路的影響, 以免功率雜訊惡化.