Công nghệ PCB - Tăng cường khả năng chống nhiễu của mạch sóng chung

Trong bài báo này, we will discuss proximity effects and discuss how to apply knowledge about proximity effects and skin effects to circuit bảng wiring and signal paths to minimize là impact of noise on the system. Cùng một lúc, Chúng ta cũng sẽ thảo luận về các loại nguồn nhiễu và phương pháp khác để giảm âm thanh này để cuối cùng giảm thiểu tiếng ồn trong mạch điện.

Hiệu ứng gần

Hiệu ứng gần là tác động của hai dẫn điện liền kề với dòng chảy ngược nhau, vì thế dòng chảy này có xu hướng tập trung ở khu vực liền kề, như được hiển thị trong hình 1.

Hình 1. Tác dụng gần đó làm cho dòng chảy trong các dòng chảy đối lập tần số cao luôn giữ càng gần càng tốt.

Do tác động trên da, khả năng điều hòa chủ yếu tập trung lên bề mặt của vật dẫn.

Khi khoảng cách giữa hai dẫn điện gần nhau, và/ hoặc tần số tín hiệu tăng lên, hiệu ứng gần đó sẽ làm cho các dòng chảy chảy qua hai dẫn điện liền kề nhau. Lý do của hiệu ứng gần đó là vì dòng chảy luôn tìm lối đi mà gây trở ngại ít nhất. Trong những nguyên tố khác, đường dẫn có tác động tối thiểu thường chỉ đến đường dẫn thu nhỏ sức mạnh của trường từ trường bao quanh vật dẫn.

Dòng điện trở lại DC lấp đầy toàn bộ nhạc trưởng, còn AC thì không. Cái mà chúng dùng để trở nên tối thiểu là phần mà những trường từ trường sinh ra bởi hai người dẫn đường có hướng hướng hướng hướng ngược nhau được kết hợp chặt chẽ với nhau. Đây cũng là lý do tại sao dòng chảy của hai người dẫn đường đều hướng ngược nhau. Điều này làm tuyến đánh lạc hướng của máy bay trở lại thu hút bởi dòng chảy ngược tương ứng bên dưới, làm chúng gần nhau, như thể máy bay trở lại là một đường dẫn tín hiệu trở về ngay bên dưới đường dẫn ra nước, như đã hiển thị trong hình thứ hai.

Xin chú ý rằng chúng ta đang nói về máy bay trở lại, không phải máy bay mặt đất. Lý do là tín hiệu trở lại đôi khi được thực hiện qua mặt đất và đôi khi qua máy bay điện. Bất kể là máy bay nào, miễn là tín hiệu trở lại được thực hiện, nó được gọi là máy bay trở lại.

Hình thứ hai. Hiệu ứng gần đó làm cho hai dòng điện điều hành tần số tương đối cao gần nhau nhất có thể.

Độ dày hiện tại (IRP) của máy bay trở lại giảm nhanh khi khoảng cách khỏi mép của đường dẫn tín hiệu đi tăng lên, như được hiển thị ở Equation 1.

Nơi:

IRP đại diện cho mật độ hiện tại khoảng cách ngang "D" từ đường dẫn tín hiệu đi ra trên mặt máy quay tham chiếu.

Ghi chú dòng tín hiệu

H đại diện cho khoảng cách giữa đường dẫn tín hiệu đi ra và đường tham chiếu

D đại diện cho khoảng cách ngang từ đường dẫn tín hiệu đi ra.

Dòng chảy của máy bay trở lại theo sát đường dẫn theo tín hiệu rời bên trên (hoặc bên dưới). Khi tỷ lệ D/H là 5, mật độ hiện thời "D" từ rìa đường dẫn theo tín hiệu đi sẽ giảm xuống dưới 4=; khi tỷ lệ D/H là 10, mật độ hiện tại từ mép của đường dẫn theo tín hiệu đi ra mật độ hiện thời ở "D" sẽ giảm ngay dưới 1=.* trực tiếp dưới nó. Kết quả là dòng điện xoay chiều của máy bay trở lại chỉ có một vùng bên dưới đường dẫn theo tín hiệu đi tương ứng. Đó là lý do tại sao chúng ta không cần phải chia nhau máy bay khi cân nhắc cấu trúc PCB. Hơn nữa, sự phân chia của mặt đất có thể gây ra các vấn đề về phóng xạ nghiêm trọng. Mặc dù nhiều nhà thiết kế cố giải quyết vấn đề này bằng lá chắn tốn kém, nhưng họ vô ích.

Dòng chảy trở về của máy bay tham chiếu theo sát dòng chảy tương ứng. Cho nên, miễn là đường dẫn của dòng chảy đi còn giữ đủ xa, sự hoà trộn của các dòng quay trở về có thể tránh được. Đó là sự trộn lẫn các dòng nước trở về sản xuất Crosstalk và nhiễu. Khoảng cách giữa các đường được đề cập ở đây là chức năng của khoảng cách giữa các lớp (chữ "H" trong hình 2 và phương trình 1).

Theo công thức mật độ hiện thời, mật độ hiện tại tương đương với điểm (hay khoảng cách "D) so với ranh giới của đường dẫn tín hiệu đi ra có thể được tính to án. Chú ý rằng công thức này tính toán mật độ hiện tại, không phải hiện thời.

The typical distance "H" phụ thuộc vào đường dẫn tín hiệu đi và vị trí thực tế của máy bay trở về trên the printed Circuit bảng:

Nếu nó nằm giữa lớp ngoài và lớp bên trong, giá trị "H" điển hình của lớp bốn và bảng mạch 6-lớp là cả trường xây số 75;

Nếu nó nằm giữa hai lớp bên trong, giá trị "H" điển hình cho một mạch ván 4-lớp là 39-Mill, và giá trị "H" điển hình cho bảng mạch 6-lớp là 14.

Xin hãy hỏi mạch điện. bảngsupplier for the spacing between the planes of the bảng mạch bạn đang dùng.

Nếu khoảng cách giữa các cạnh của đường dẫn tới bốn lần khoảng cách giữa các đường dẫn theo tín hiệu đi ra và tín hiệu trở lại, cuộc trò chuyện sẽ giảm tới chưa đầy sáu phần của độ lớn tín hiệu.

Tác dụng kết hợp của tác dụng gần gũi và tác dụng da

Do kết hợp tác dụng gần và tác dụng da, vùng chứa dòng điện chỉ chiếm một phần nhỏ của toàn bộ bộ bộ đường, và khu thực sự chứa dòng còn nhỏ hơn nhiều so với vùng được hiển thị trong hình 3.

Hình thứ ba: Hiệu ứng kết hợp của tác dụng da và tác dụng gần đó là vùng nơi người dẫn đường thực sự có dòng chảy giảm đáng kể

Cả hiệu ứng da và tác dụng gần nhau gây ra việc người cầm đầu có vùng chứa dòng điện nhỏ hơn phần cắt của người cầm đầu, nên cả hai đều tăng khả năng điều hòa của người cầm đầu.

Sự ảnh hưởng của Bố trí PCB on its performance

In addition to the skin effect and proximity effect, mạch điện ts have another problem that is manifested as electromagnetic interference (EMI). Vấn đề này phát biểu trong hai khía cạnh: xạ tín hiệu và tín hiệu tiếp nhận..

Chính phủ của ngày nay đều có những quy định cụ thể về năng lượng phóng xạ được phép bởi thiết bị. Giới hạn năng lượng tỏa ra của thiết bị có thể làm giảm tín hiệu nhiễu nhận được bởi mạch điện. Theo một khía cạnh nào đó, những quy định này rất tốt. Đồng thời, chúng ta cần phải có những biện pháp để đảm bảo rằng tuyến điện không thể phát tán tín hiệu nhiễu tần số trái phép. Thiết kế cũng cho thấy phải có biện pháp thích đáng trong quá trình thiết kế mạch để ngăn không cho mạch nhận tín hiệu nhiễu xung quanh. Dù sao, chúng ta cũng không thể chắc chắn khi nào thì đường đua sẽ bị phơi nhiễm với môi trường bị nhiễu mạnh.

Khi dòng chảy chảy ra và dòng chảy trở lại, vùng giữa đường ra nước và đường trở lại được gọi là "vùng tròn". Các trường phát triển lớn hơn, trường điện từ bao quanh chỉ huy càng lớn. Bức xạ được tạo ra bởi trường điện từ bao quanh. Lượng khí xung quanh càng lớn, lượng năng lượng nhận được bởi bức xạ điện từ hay mối nối điện từ càng lớn. Bởi vì dòng điện tần số cao chảy dọc theo một con đường hẹp trên máy bay trở lại, con đường này giống như một con đường và phát ra phóng xạ, đặc biệt khi con đường dòng chảy trở lại trên mặt đất buộc phải lệch do máy bay mặt đất được chia ra. Bức xạ sẽ nghiêm trọng hơn khi mang theo đường tương ứng với dòng chảy đi. Do đó, phân chia mặt đất không phải là một phương pháp tốt.

People usually fill unused areas on the printed circuit bảng với hình đồng nền. Tuy, nếu tấm phim đồng được dùng để bơm lốp chỉ được đúc qua một điểm, nó thực sự tương đương với thiết kế một máy bay mặt đất có thể chảy qua điểm đó. Một ăng-ten phát ra năng lượng. Do đó, nếu bạn không thể đi qua nhiều điểm, bạn nên tránh sử dụng chế độ tô ảnh bằng đồng này.

Một phương pháp thông thường khác là sử dụng một máy bay mặt đất và một đường dẫn mạch điện. Vấn đề với phương pháp này là hệ thống dẫn đầu chuỗi tương đương (ESL) của tụ điện sẽ khiến cơ cấu tạo trở ngại của tụ điện thay đổi với tần số, như được hiển thị trong hình ảnh 4. Dùng nhiều tụ điện với các độ chịu đựng khác nhau có thể mở rộng phạm vi tần số được thông qua hiệu quả, nhưng khi tần số vượt hơn vài trăm MX, tụ điện không còn hữu dụng nữa. Nếu nhà thiết kế nghĩ rằng không có tín hiệu tần số cao như vậy trong vòng, chúng ta có thể cân nhắc việc rằng sóng vuông chứa các thành phần điều hoà lớn hơn giá 30th. The tần số of the 30th harmonic of a 40 MHz digital sign is 1.2 GHz (1,200 MHz).

Lớp 4: Các tụ điện có thể vượt qua tín hiệu trong phạm vi tần số rất hẹp.

Cách hiệu quả nhất để vượt qua các thành phần tần số cao là sử dụng khả năng xuyên thủng giữa máy bay điện và mặt đất, và khả năng được hình thành giữa máy bay điện và mặt đất cho đường dẫn nguồn cung cấp năng lượng là quá nhỏ để tạo ra hàm lượng vượt qua tần số đủ.

Như chúng ta đều biết, nếu hiệu ứng cạnh bị bỏ qua, khả năng trì hoãn là:

C.='k o A/ d

Trong số đó, k.='tính linh hoạt tương đối của mạng sống ngoài lề

o=8.854 x 10-12 farad/mét

A=khu vực của hai dĩa tụ điện

d='khoảng cách giữa hai phiến đá của tụ điện

Nếu ta giả sử một bảng mạch Tiếng Nga-4 với k=4

Kiểm tra vòng tròn

Trước đó chúng tôi đã thảo luận vài vấn đề dây quan trọng cần phải cân nhắc trong việc thiết kế các thiết bị mạch pha trộn (như ADC và DACs), nhưng để xử lý nhiễu thì còn lâu mới đủ. Tiếp theo chúng ta sẽ bàn về cách hệ thống nhập và xuất phát gây nhiễu và cách ngăn chặn những vấn đề này.

Nhập trình tự động

Hầu hết các ADC sản xuất ngày nay có thể được coi là bộ chuyển mẫu, tức là chúng lấy mẫu tín hiệu nhập và chuyển đổi điện từ thử thành một giá trị tương ứng. Hình thứ năm hiển thị một mạch tương đương đơn giản để lấy mẫu tín hiệu nhập ADC. Trong hình chữ "CIN" đại diện cho tụ điện nhập của ghim, "CS" đại diện cho tụ điện lấy mẫu, chữ "S" đại diện cho bộ điều khiển lấy mẫu, và từ "roni" đại diện cho công tắc phục hồi ở trạng thái bật. Khi lấy mẫu, công tắc "S" đã đóng lại, và tụ điện lấy mẫu "CS" nạp vào cấp điện nhập; trong khoảng thời gian chuyển đổi khi công tắc "S" mở và một công tắc khác (không hiển thị trong hình tượng) bị đóng, dựa theo cấu trúc ADC khác nhau, điện từ được áp dụng trên tụ điện lấy mẫu được truyền cho tụ điện hay tụ điện khác.

Khi công tắc được đóng lại lần nữa cho lần thử tiếp theo, vì điện thế trên tụ điện lấy mẫu được chuyển đi nơi khác, điện thế trên tụ điện lấy mẫu khác với lần trước khi công tắc được mở. Để nạp lại bộ tụ điện lấy mẫu, một xung điện sẽ được tạo ra ở phần nhập của ADC, và xung điện sẽ gây ra một xung điện thế ở phần nhập của ADC. Trừ khi tụ điện lấy mẫu không sạc đủ hiệu quả trước khi công tắc tắt lần nữa, nói chung, các gai điện thế này sẽ không gây rắc rối gì. Điều quan trọng là phải tắt lại tín hiệu nhập lấy mẫu sau khi tắt nguồn tín hiệu hiệu hiệu hiệu hiệu hiệu trước đó.

Phần lớn ADC dùng nội dung mẫu

Điện tụ điện ở phần nhập của mạch ADC có thể tích tụ các nạp để giảm bớt nhu cầu hiện tại của nguồn dẫn, để nó có thể nhanh chóng ổn định. Tuy nhiên, nói chung, kết xuất của bộ khuếch đại hoạt động không thể "tha thứ" một độ tụ lớn hơn, nên chúng tôi thường sử dụng bộ khuếch đại A liền tại các phiên bản đầu ra cách ly nó từ tụ điện, như đã hiển thị trong Phần 6.

Phần lớn ADC dùng nội dung mẫu

Vậy, làm thế nào để xác định giá trị của kháng cự Rf và khả năng Cf trong hình số 6? Một phương pháp hiệu quả là sử dụng tối đa khả n ăng của tụ điện mẫu CS làm giá trị của Cf, và sau đó tính giá trị Rf theo phương pháp 3, nơi "n" là độ phân giải (số đoạn nhỏ) của ADC.

Thu nhỏ xuất

Sự tự nhiên của sợi dây kết dính làm gián đoạn sợi dây kết xuất chạy qua mạch bằng silicon. Khi tín hiệu kết xuất ADC chuyển đổi từ thấp sang cao, chúng tôi có thể quan sát xung âm trên dòng xuất, mà chúng tôi gọi là "xung lực bật lên". Nếu dòng sản xuất này được sử dụng như một giai đoạn xuất và cũng được chia sẻ bởi những khu vực khác trên cùng một con chip với silicon, các xung âm tính này sẽ được thêm vào các tín hiệu trong vùng này. Nếu khu vực là một mạch điện tử, những xung âm tính này sẽ gây ra nhiễu động. nếu nó là một mạch tương tự, những xung âm tính này sẽ trực tiếp đưa nhiễu vào quá trình chuyển đổi.

Khi kết xuất kỹ thuật số thay đổi từ cao xuống thấp, nguồn điện tích tụ lại trên khả năng xe buýt và khả năng nhập của thiết bị điều khiển sẽ chảy qua bề mặt của con chip silicon và cái chốt nền của ADC. Động cơ kết nối mặt đất làm gián đoạn tín hiệu DC của con chip silicon khỏi lớp đất yên ổn, nhiễu tự do và xung lực của các chốt thiết bị. Độ lớn của các xung này sẽ thay đổi theo số các thiết bị kết xuất hiện. Hiện tượng này được gọi là "nỗ lực mặt đất". Điện ảnh đồng bộ của con chip silicon không khớp với dây mặt đất, cũng không phải là một điện thế ổn định, nhưng thay đổi liên tục, tạo ra tiếng ồn giữa tín hiệu nhập và dây mặt đất do khác nhau điện, và tiếng ồn này lại được tái tạo, như Hiển thị trong hình 7.

Phần 7: Tính năng lượng cần thiết để nạp và nạp tụ điện xuất sẽ tạo ra nhiễu trong con chip silicon

Với ADC với các thông tin cấp khác nhau, bạn có thể nghĩ rằng sự từ chối kiểu phổ biến (CMR) của các nội nhập khác nhau có thể giải quyết các vấn đề trên. Trên thực tế, các tín hiệu lớn của bất kỳ mạch nào sẽ dần thất bại với sự tăng tần số nhiễu, đặc biệt khi tần số tín hiệu vượt hơn hàng trăm KHZ, hiệu quả của CMR thậm chí còn tệ hơn. Do tần số của các xung xung xung xung xung xung lực mặt đất thường gần với tần số của dữ liệu xuất, và thời gian tăng tốc nhanh tương ứng với tần số cao hơn, hiệu quả của CMYK gần như bằng không so với mức tín hiệu tần suất cao này.

Do đó, nhiệm vụ của chúng ta là giảm thiểu các dòng chảy sạc và xả để giảm tối đa các nhiễu gây ra.

Bước đầu tiên để giảm loại nhiễu gây ra này là giảm tải chứa điện trên các chốt sản xuất số, nghĩa là không nên lái trực tiếp chiếc xe này trực tiếp với kết xuất ADC (đó là lý do ADC tốc độ cao vẫn sử dụng chế độ xuất truyền thống: Một khả năng nhỏ hơn có nghĩa là số lượng nạp cần phải di chuyển trong khi nạp giảm, do đó tiếng ồn do tạo ra tự nhiên thấp hơn. Vì vậy, một điểm rất quan trọng trong thiết kế là cố gắng làm cho thiết bị được lái có một chốt nhập đơn, có ít khả năng, và kết thúc nguồn nhập của thiết bị phải ở càng gần càng tốt với nút xuất của ADC.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, khả năng xuất ra không thể giảm đủ mức để loại bỏ những nhiễu gây ra. Đặc biệt khi độ chính xác của ADC cao, mức điện tín và mức điện tín tín tín bị thấp, và tốc độ lấy mẫu cao. Vào lúc này, có ích nối một số điện phụ 42-100 oham trong chuỗi càng gần với giá trị xuất của ADC, bởi vì số điện từ chuỗi có thể hạn chế dòng tụ điện ADC nạp và nạp điện, và giảm nhiễu trên con chip. Xem phần 8.

Nếu các bề mặt hàng loạt không được đặt càng gần càng tốt với giá trị sản xuất số ADC, khả năng giữa ADC và bề mặt hàng loạt sẽ tăng lên, và do đó sẽ tạo ra nhiễu cao hơn nhiễu nguyên bản. Với việc cải thiện độ chính xác của thiết bị chuyển đổi tương tự với số điện tử, giảm điện tín và mức điện tín tín, và cải thiện tỷ lệ lấy mẫu, tình hình lại càng tệ hơn. Tất nhiên, chúng ta phải cố gắng để ngắn chiều dài to àn bộ các đường truyền điện tử này.

Hình số 8: Sự kháng cự hàng loạt tại kết xuất ADC có thể giảm nhiễu gây ra bởi tụ điện xuất nạp và nạp.

Tổng quát

Tất cả các đường tín hiệu là đường truyền. Khi chiều dài của đường vượt qua một ngưỡng nhất định, đường dây phải được đối xử như một đường truyền để tránh sự bóp méo tín hiệu, lệch thời gian, rung động và nhiễu.

Khi tần số tín hiệu tăng lên, hiệu ứng da và hiệu ứng gần sẽ tăng cường thành phần thực sự (kháng cự) của cản đường. Khi các đường khác gần hay cách xa khỏi đường truyền, sự cản trở của đường truyền sẽ thay đổi theo hướng đó, dẫn đến sự phân phối gây cản ngang ngang ngang ngang trên đường truyền. Do đó, cách đối phó với đường truyền là rất quan trọng trong việc truyền thông. Điều tương tự cũng đúng với con đường trở lại của máy bay trở lại. Các tụ điện nội thất cực kỳ quan trọng vì chúng có thể vượt qua các thành phần tín hiệu tần số cao mà không bị tiêu diệt bởi tụ điện rải rác.

Thông thường, một thiết kế hợp lý của đường đua ADC và giảm dòng điện sẽ giúp giảm sự nhiễu gây tổn hại đến khả năng hoạt động nội bộ của mạch điện.