Analise en Versagting van Kragtoevoergeraas in Hoëfrekwensie PCB-ontwerpproses

In hoëfrekwensie-PCBs, kragtoevoergeraas staan ​​uit as 'n beduidende vorm van interferensie. Hierdie artikel doen 'n omvattende analise van die eienskappe en oorsprong van kragtoevoergeraas in hoëfrekwensie-PCB's, en bied praktiese en effektiewe oplossings gebaseer op ingenieurstoepassings.

A.Analise van kragtoevoergeraas

Kragtoevoergeraas verwys na die geraas wat deur die kragtoevoer self gegenereer of ontwrig word. Hierdie steuring is duidelik in die volgende aspekte:

1. Verspreide geraas as gevolg van dieinherente impedansie van die kragtoevoer. In hoëfrekwensiestroombane beïnvloed kragtoevoergeraas hoëfrekwensieseine aansienlik. Daarom is die aanvanklike vereiste 'n laegeraaskragtoevoerNet so belangrik is skoon grond en kragtoevoer.

In 'n ideale scenario sou die kragtoevoer weesimpedansievry, wat geen geraas tot gevolg het nie. In die praktyk besit die kragtoevoer egter 'n sekere impedansie, wat oor die hele kragtoevoer versprei word, wat lei tot die superponering van geraas. Daarom moet pogings aangewend word om die kragtoevoer se impedansie te minimaliseer. Dit is verkieslik om 'n toegewyde kragvlakengrondvlakIn hoëfrekwensie-stroombaanontwerp is dit oor die algemeen meer effektief om die kragtoevoer in lae te ontwerp eerder as in 'n busformaat, wat verseker dat die lus konsekwent die pad met die minste impedansie volg. Daarbenewens bied die kragbord 'nseinlusvir alle seine wat op die PCB gegenereer en ontvang word, waardeur die seinlus geminimaliseer en geraas verminder word.

2. Gemeenskaplike Modus Veldinterferensie: Hierdie tipe interferensie het betrekking op die geraas tussen die kragtoevoer en die grond. Dit ontstaan ​​as gevolg van die interferensie wat veroorsaak word deur 'n lus wat gevorm word deur die ontwrigte stroombaan en die gemeenskaplike modusspanning wat voortspruit uit die gemeenskaplike verwysingsoppervlak. Die grootte hang af van die relatiewe elektriese en magnetiese velde, en die intensiteit daarvan is relatief laag.

In hierdie scenario lei die afname in stroom (Ic) tot 'n gemeenskaplike modus spanning in die serie.huidige lus, wat die ontvangsafdeling beïnvloed. Indien diemagnetiese veldoorheers, word die gemeenskaplike modusspanning wat in die serie-grondlus gegenereer word, gegee deur die formule:

ΔB in formule (1) verteenwoordig die verandering in magnetiese induksie-intensiteit, gemeet in Wb/m²²; S dui die oppervlakte in m aan².

Vir 'nelektromagnetiese veld, wanneer die elektriese veld waarde bekend is, word die geïnduseerde spanning gegee deur Vergelyking (2), wat oor die algemeen van toepassing is wanneer L=150/F of minder, met F wat dieelektromagnetiese golffrekwensiein MHz. Indien hierdie limiet oorskry word, kan die berekening van die maksimum geïnduseerde spanning soos volg vereenvoudig word:

3. Differensiële Modus Veldinterferensie: Dit verwys na die interferensie tussen die kragtoevoer en dieinset- en uitsetkraglynsIn werklike PCB-ontwerp het die outeur opgemerk dat die bydrae daarvan tot kragtoevoergeraas minimaal is, en dus hier weggelaat kan word.
4. Interlyn-interferensieHierdie tipe interferensie het betrekking op die interferensie tussen kraglyne. Wanneer daar wedersydse kapasitansie (C) en wedersydse induktansie (M1-2) tussen twee verskillende parallelle stroombane is, sal die interferensie in die versteurde stroombaan manifesteer as daar spanning (VC) en stroom (IC) in die interferensiebronstroombaan is:
   1. Die spanning gekoppel deur die kapasitiewe impedansie word gegee deur Vergelyking (4), waar RV die parallelle waarde van die verteenwoordignabye-einde weerstanden dieverre-einde weerstandvan dieversteurde kring.
   2. Serieweerstand deur induktiewe koppeling: As daar gemeenskaplike modusgeraas in die interferensiebron is, verskyn die interlyninterferensie gewoonlik in beide gemeenskaplike modus en differensiële modus.
5. KraglynkoppelingHierdie verskynsel vind plaas wanneer die kraglyn steurnisse na ander toestelle oordra nadat dit aanelektromagnetiese interferensie van WS of GS kragbronDit verteenwoordig 'n indirekte vorm van kragtoevoergeraasinterferensie op hoëfrekwensiekringsDit is belangrik om daarop te let dat kragtoevoergeraas nie noodwendig selfgegenereer kan wees nie, maar ook kan voortspruit uit eksterne interferensie-induksie, wat lei tot die superponering (uitgestraal of geleid) van geraas wat deur homself gegenereer word, en sodoende met ander stroombane of toestelle inmeng.

• Teenmaatreëls om kragtoevoergeraasinterferensie uit te skakel

In die lig van die verskeie manifestasies en oorsake van kragtoevoergeraas-interferensie wat hierbo geanaliseer is, kan die toestande wat tot kragtoevoergeraas lei spesifiek ontwrig word, wat die interferensie effektief onderdruk. Die volgende oplossings word aanbeveel:

• Aandag aanDeurlopende Gat van die Bords: Deurlopende gate noodsaaketsopenings op diekragtoevoerlaag om hul deurgang te akkommodeer. As die opening in die kraglaag te groot is, kan dit die seinlus beïnvloed, wat die sein dwing om te omseil en die lusarea en geraas vergroot. As sekere seinlyne naby die opening gekonsentreer is en hierdie lus deel, kan gemeenskaplike impedansie tot kruisspraak lei.
• Voldoende aarddraad vir kabels: Elke sein benodig sy eie toegewyde seinlus, met die sein- en lusarea so klein as moontlik gehou, wat parallelle belyning verseker.
• Plasing van die kragtoevoergeraasfilter: Hierdie filter onderdruk effektief interne kragtoevoergeraas en verbeter die stelsel seanti-interferensie en veiligheid. Dit dien as 'n tweerigting-RF-filter, wat geraasinterferensie wat vanaf die kraglyn ingebring word, uitfilter (wat interferensie van ander toestelle voorkom) en geraas wat deur homself gegenereer word (om interferensie met ander toestelle te vermy), sowel as kruismodus-gemenemodusinterferensie.
• KragisoleringTransformatorDit isoleer die gemeenskaplike modus grondlus van diekragtoevoerlus- of seinkabel, wat effektief gemeenskaplike-modus-lusstroom wat by hoë frekwensies gegenereer word, skei.
• Kragregulering: Die herstel van 'n skoner kragtoevoer kan die geraas van die kragtoevoer aansienlik verminder.
• Bedrading: Die invoer- en uitvoerlyne van die kragtoevoer moet weg van die rand van die diëlektriese bord gehou word om te verhoed dat dit straling opwek en met ander stroombane of toerusting inmeng.
• Afsonderlike Analoog en Digitale Kragtoevoere: Hoëfrekwensietoestelle is oor die algemeen baie sensitief vir digitale geraas, daarom moet die twee geïsoleer en by die kragtoevoeringang aan mekaar gekoppel word. As 'n sein beide analoog en digitale domeine moet kruis, kan 'n lus oor die sein geplaas word om die lusarea te verminder.
• Vermy oorvleuelende aparte kragbronne tussen verskillende lae: Probeer om hulle te verspring om te verhoed dat kragbrongeraas maklik deur parasitiese kapasitansie gekoppel word.
• Isoleer sensitiewe komponente: Komponente soos fasegeslote lusse (PLL's) is hoogs sensitief vir kragtoevoergeraas en moet so ver as moontlik van die kragtoevoer gehou word.
• Plasing van kragkabel: Deur 'n kraglyn langs die seinlyn te plaas, kan die seinlus verminder word en geraasvermindering bereik word.
• Omleidingspad-aarding: Om opgehoopte geraas wat veroorsaak word deur kragtoevoer-interferensie op die stroombaanbord en eksterne kragtoevoer-interferensie te voorkom, kan die omleidingspad op die interferensiepad (uitgesluit straling) geaard word, sodat die geraas na die grond omseil kan word en interferensie met ander toestelle en toerusting vermy kan word.

Ter afsluiting:Kragtoevoergeraas, of dit nou direk of indirek deur die kragtoevoer gegenereer word, beïnvloed die stroombaan. Wanneer die invloed daarvan op die stroombaan onderdruk word, moet 'n algemene beginsel gevolg word: minimaliseer die impak van kragtoevoergeraas op die stroombaan terwyl ook die invloed van eksterne faktore of die stroombaan op die kragtoevoer verminder word om agteruitgang van kragtoevoergeraas te voorkom.