PCB科技 - PCB設計中高頻PCB的電源雜訊

文摘：本文系統地分析了電力系統中功率雜訊干擾的各種形式和原因 高頻PCB 董事會, 並通過公式推導, 結合工程經驗, 提出相應對策, 最後總結了壓制應遵循的一般原則. 電源雜訊. 在高頻PCB板中, 更重要的干擾是電源雜訊.

在系統分析其特點和原因的基礎上 high-frequency PCB板電源 noise, 結合工程應用, 提出了一些非常有效和簡單的解決方案.

電源雜訊分析電源雜訊是指電源本身產生的雜訊或受到干擾的雜訊。 干擾表現在以下幾個方面：1）電源本身固有阻抗引起的分佈雜訊。 在高頻電路中，電源雜訊對高頻訊號有很大影響。 囙此，首先需要低雜訊電源。

清潔的地面和清潔的電力一樣重要。 理想情况下，電源沒有阻抗，囙此沒有雜訊。 然而，在實踐中，電源具有一定的阻抗，並且阻抗分佈在整個電源中，囙此雜訊也會疊加在電源上。 囙此，應將電源的阻抗降至最低，並且最好使用特殊的電源層和接地層。

在高頻電路設計中, 分層設計形式的電源通常優於匯流排設計形式, 所以電路總是沿著阻抗最小的路徑.

此外，電源板還為PCB上所有生成和接收的訊號提供訊號回路，從而最大限度地减少訊號回路並降低雜訊。 2）共模場干擾。

指電源和地面之間的雜訊。 這是因為電源是由干擾電路和公共基準面形成的回路引起的共模電壓干擾引起的。 其值取決於要設定的電場和磁場的相對强度。 在該通道上，Ic的减少將導致串聯電流回路中的共模電壓，從而影響接收部分。

如果磁場佔據主位置，則串聯回路中產生的共模電壓為：

公式（1）中的ÎϨB是磁感應強度的變化，Wb/m2； s是面積和平方米。

在電磁場的情况下，當電場值已知時，感應電壓為

等式（2）通常適用於L=150/F以下的情况，F用於以MHz為組織的電磁頻率。

PCB設計師的經驗是，如果超過此限制，最大感應電壓的計算可以减少到：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，作者發現其在電源雜訊中所占的比例很小，囙此在此不再討論。 4）線路間干擾。 指電源線之間的干擾。

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，則會出現干擾電路：

A、電容阻抗耦合的電壓為

類型（4）RV是干擾電路近端電阻和遠端電阻的並聯值。 B、通過電感耦合的串聯電阻器

如果干擾源中存在共模雜訊，線對線干擾通常代表兩種形式的共模和差模。 5）電力線耦合。 指交流或直流電源線受到電磁干擾，並且電源線將這些干擾傳輸到其他設備的現象。 這是電源雜訊間接干擾高頻電路。

應注意的是，電源的雜訊不一定是由自身產生的，也可能是外部干擾感應的雜訊，然後該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。

消除電源雜訊干擾的對策可以針對電源雜訊干擾的不同表現形式和原因，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。 通孔使得有必要蝕刻功率層上的開口，以允許空間穿過通孔。

如果功率層開口過大，將不可避免地影響訊號環路，訊號被迫旁路，環路面積新增，雜訊新增。 如果一些訊號線集中在開口附近，則共亯這部分電路，公共阻抗將觸發串擾。

2）電纜需要足够的地線。

每個訊號都需要有自己的專用訊號環路。 環路的訊號和環路面積盡可能小，這意味著訊號與環路平行。

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。 它是一種雙向射頻濾波器，不僅可以濾除電源線引入的雜訊干擾（防止來自其他設備的干擾），還可以濾除自身產生的雜訊（避免與其他設備的干擾），並且可以抑制串列模式共模干擾的影響。

4）電源隔離變壓器。 分離電源電路或訊號電纜的共模接地回路，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雜訊級。

6）接線。

電源的輸入和輸出線不應鋪設在電介質板的邊緣，否則容易產生輻射並干擾其他電路或設備。

7）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，囙此兩者應在電源入口處分離和連接。 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。

8）避免不同層之間重疊的單獨電源。

儘量錯開，否則電源雜訊在過去很容易通過寄生電容耦合。

9) Isolate sensitive PCB組件.