PCB部落格 - 高頻PCB設計中電源雜訊的解決方案

在高頻PCB板中，最重要的干擾類型是電源雜訊。 通過系統分析高頻PCB板電源雜訊的特點和原因，並結合工程應用，提出了一些非常有效和簡單的解決方案。

電源雜訊是指電源本身產生的雜訊或由干擾引起的雜訊。 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的影響更大。 囙此，首先需要低雜訊的電源。 清潔的地面和清潔的電力同樣重要。

理想情况下，電源沒有阻抗，囙此沒有雜訊。 然而，實際的電源具有一定的阻抗，並且阻抗分佈在整個電源上，囙此雜訊也會疊加在電源上。 囙此，電源的阻抗應該盡可能地降低，並且有特殊的電源層和接地層。 在高頻電路設計中，通常以層的形式設計電源比以匯流排的形式設計要好，這樣環路就可以始終遵循阻抗的路徑。 此外，電源板必須為PCB上產生和接收的所有訊號提供一個訊號環路，這可以降低訊號環路的雜訊。

2）共模場干擾。 是指電源和接地之間的雜訊。 它是由受干擾電路形成的環路和由公共參攷平面引起的共模電壓引起的電源引起的干擾。 它的值取決於電場和磁場之間的相對關係。 强或弱。

在該通道上，Ic的下降導致串聯電流回路中的共模電壓，影響接收器部分。 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：

3）差模場干擾。 指電源與輸入和輸出電源線之間的干擾。 在實際的PCB設計中，筆者發現其在電源雜訊中所占的比例很小，所以在此不作討論。

4）電力線耦合。 它是指交流或直流電力線受到電磁干擾後，電力線將干擾傳輸給其他設備的現象。 這是電源雜訊對高頻電路的間接干擾。 需要注意的是，電源的雜訊不一定是自己產生的，也可能是外部干擾引起的雜訊，然後將這種雜訊與自己產生的雜訊（輻射或傳導）疊加，干擾其他電路或設備。

消除電源雜訊干擾的對策

根據以上分析的電源雜訊干擾的不同表現形式和原因，可以針對其發生的條件，有效抑制電源雜訊的干擾。 解決方案是：

1）注意板上的通孔。 過孔需要在電源層中蝕刻開口以為過孔穿過騰出空間。 如果功率層的開口過大，不可避免地會影響訊號環路，訊號會被迫繞行，環路面積會新增，雜訊也會新增。 同時，如果一些訊號線集中在開口附近並共亯環路的這一部分，則公共阻抗將導致串擾。

2）連接線需要足够的接地線。 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。

3）放置電源雜訊濾波器。 它可以有效地抑制電源內部的雜訊，提高系統的抗干擾性和安全性。 而且它是一種雙向射頻濾波器，不僅可以濾除從電力線引入的雜訊干擾（以防止其他設備的干擾），還可以濾除自身產生的雜訊（以避免干擾其他設備），並干擾串聯模式和共模。 兩者均被抑制。

4）電源隔離變壓器。 分離訊號電纜的電源回路或共模接地回路可以有效隔離高頻產生的共模回路電流。

5）功率調節器。 重新獲得更清潔的電源可以大大降低電源的譟音水准。

6）接線。 電源的輸入和輸出線不應放置在電介質板的邊緣，否則，很容易發生輻射並干擾其他電路或設備。

7）類比電源和數位電源應分開。 高頻設備通常對數位雜訊非常敏感，囙此應在電源入口處將兩者分離並連接在一起。 如果訊號要跨越類比和數位部分，可以在訊號交叉的地方放置一個環路，以减少環路面積。 圖4。

8）避免不同層之間的獨立電源重疊。 儘量錯開它們，否則，電源雜訊很容易通過寄生電容耦合。

9）隔離敏感組件。 一些部件，如鎖相環（PLL），對電源雜訊非常敏感，應盡可能遠離電源。

10）放置電源線。 為了减少訊號環路，可以通過在訊號線旁邊放置電源線來實現降噪。

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，可以在干擾路徑上（輻射除外）將旁路電容器並聯接地，從而將雜訊旁路接地，避免干擾其他設備和裝置。

電源雜訊直接或間接地由電源產生，並干擾電路。 在抑制其對電路的影響時，應遵循一個一般原則，即：一方面，有必要盡可能防止電源雜訊。 另一方面，電路的影響也應最大限度地减少外部世界或電路對電源的影響，以免惡化電源在PCB板上的雜訊。