Аналіз і змякчэнне шуму крыніцы харчавання ў працэсе праектавання высокачастотных друкаваных плат

У высокачастотная друкаваная платаШум блока харчавання з'яўляецца значнай формай перашкод. У гэтым артыкуле праводзіцца ўсебаковы аналіз характарыстык і паходжання шуму блока харчавання ў высокачастотных друкаваных платах, а таксама прапануюцца практычныя і эфектыўныя рашэнні, заснаваныя на інжынерных ужываннях.

А.Аналіз шуму крыніцы харчавання

Шум блока харчавання — гэта шум, які генеруецца або перашкаджае самой крыніцы харчавання. Гэтыя перашкоды праяўляюцца ў наступных аспектах:

1. Размеркаваны шум, які ўзнікае ў вынікууласны імпеданс крыніцы харчавання. У высокачастотных ланцугах шум крыніцы харчавання істотна ўплывае на высокачастотныя сігналы. Таму першапачатковым патрабаваннем з'яўляецца нізкашумныблок харчаванняНе менш важныя чыстая зямля і электразабеспячэнне.

У ідэальным выпадку крыніцай харчавання будзебез імпедансу, што прыводзіць да адсутнасці шуму. Аднак на практыцы блок харчавання мае пэўны імпеданс, які размеркаваны па ўсёй крыніцы харчавання, што прыводзіць да накладання шуму. Такім чынам, неабходна прыкласці намаганні для мінімізацыі імпедансу крыніцы харчавання. Пажадана мець спецыяльны сілавы самалётіназемная плоскасцьПры праектаванні высокачастотных схем звычайна больш эфектыўна праектаваць крыніцу харчавання пластамі, а не ў фармаце шыны, што гарантуе, што контур паслядоўна будзе праходзіць па шляху з найменшым імпедансам. Акрамя таго, плата харчавання забяспечваесігнальная пятлядля ўсіх сігналаў, якія генеруюцца і прымаюцца на друкаванай плаце, тым самым мінімізуючы сігнальную пятлю і зніжаючы шум.

2. Перашкоды сінфазнага поля: гэты тып перашкод адносіцца да шуму паміж крыніцай харчавання і зямлёй. Яны ўзнікаюць з-за перашкод, выкліканых пятлёй, утворанай парушаным ланцугом, і сінфазным напружаннем, якое ўзнікае ад агульнай апорнай паверхні. Велічыня залежыць ад адносных электрычных і магнітных палёў, а іх інтэнсіўнасць адносна нізкая.

У гэтым выпадку зніжэнне току (Ic) прыводзіць да ўзнікнення сінфазнага напружання ў паслядоўнай ланцужной цеплаправоднасці.токавая пятля, што ўплывае на прыёмную секцыю. Калімагнітнае полепераважае, сінфазнае напружанне, якое генеруецца ў паслядоўным контуры зазямлення, задаецца формулай:

ΔB у формуле (1) прадстаўляе змяненне інтэнсіўнасці магнітнай індукцыі, вымеранае ў Вб/м²S абазначае плошчу ў м²².

Дляэлектрамагнітнае поле, калі электрычнае поле Калі значэнне вядома, індукаванае напружанне задаецца ўраўненнем (2), якое звычайна ўжываецца, калі L=150/F або менш, дзе F прадстаўляечастата электрамагнітных хвальу МГц. Калі гэтая мяжа перавышана, разлік максімальнага індукаванага напружання можна спрасціць наступным чынам:

3. Дыферэнцыяльная рэжымная перашкода поля: гэта адносіцца да перашкод паміж крыніцай харчавання іуваходная і выходная лінія харчаваннясПры распрацоўцы рэальнай друкаванай платы аўтар заўважыў, што яе ўклад у шум блока харчавання мінімальны, таму тут яго можна апусціць.
4. Міжрадковыя перашкодыГэты тып перашкод адносіцца да перашкод паміж лініямі электраперадач. Калі паміж двума рознымі паралельнымі ланцугамі існуе ўзаемная ёмістасць (C) і ўзаемная індуктыўнасць (M1-2), перашкода праявіцца ў ланцугу, які падвяргаецца перашкодам, калі ў ланцугу крыніцы перашкод ёсць напружанне (VC) і ток (IC):
   1. Напружанне, якое злучаецца праз ёмістны імпеданс, задаецца ўраўненнем (4), дзе RV прадстаўляе паралельнае значэннесупраціўленне блізкага канцаісупраціўленне на далёкім канцызланцуг з перашкодамі.
   2. Паслядоўны супраціў праз індуктыўную сувязь: калі ў крыніцы перашкод ёсць сінфазны шум, міжфазная перашкода звычайна з'яўляецца як у сінфазным, так і ў дыферэнцыяльным рэжыме.
5. Падключэнне лініі электраперадачыГэтая з'ява ўзнікае, калі лінія электраперадачы перадае перашкоды іншым прыладам пасля таго, як падверглася ўздзеяннюэлектрамагнітныя перашкоды ад пераменнага або пастаяннага току крыніца харчаванняГэта ўяўляе сабой ускосную форму перашкод ад крыніцы харчавання. высокачастотны ланцугсВажна адзначыць, што шум блока харчавання не абавязкова можа быць уласным, але таксама можа быць вынікам знешняй індукцыі перашкод, што прыводзіць да накладання (выпраменьванага або прапускаемага) шуму, які генеруецца ім самім, тым самым ствараючы перашкоды для іншых ланцугоў або прылад.

• Контрмеры для ліквідацыі перашкод ад крыніцы харчавання

Улічваючы розныя праявы і прычыны перашкод ад крыніцы харчавання, прааналізаваныя вышэй, можна мэтанакіравана парушыць умовы, якія прыводзяць да шуму крыніцы харчавання, эфектыўна падавіўшы перашкоды. Рэкамендуюцца наступныя рашэнні:

• Увага даПлата праз адтулінуs: Скразныя адтуліны патрабуюцьадтуліна для травленнянапласт харчавання каб прыстасавацца да іх праходжання. Калі адтуліна магутнага пласта занадта вялікая, гэта можа паўплываць на сігнальную пятлю, прымусова абыходзіць сігнал і павялічваючы плошчу пятлі і шум. Калі пэўныя сігнальныя лініі сканцэнтраваны паблізу адтуліны і падзяляюць гэтую пятлю, агульны імпеданс можа прывесці да перакрыжаваных перашкод.
• Дастатковая колькасць зазямляльнага провада для кабеляў: кожны сігнал патрабуе ўласнага спецыяльнага сігнальнага шлейфа, прычым плошча сігналу і шлейфа павінна быць як мага меншай, што забяспечвае паралельнае выраўноўванне.
• Размяшчэнне фільтра шуму блока харчавання: Гэты фільтр эфектыўна падаўляе ўнутраны шум блока харчавання, паляпшаючы сістэмусупраць перашкод і бяспека. Ён служыць двухбаковымРЧ-фільтр, фільтруючы шумавыя перашкоды, якія ўносяцца з лініі электраперадачы (прадухіляючы перашкоды ад іншых прылад) і шум, які генеруецца самімі прыладамі (каб пазбегнуць перашкод для іншых прылад), а таксама міжрэжымныя сінфазныя перашкоды.
• Ізаляцыя харчаванняТрансфарматарГэта ізалюе сінфазны контур зазямленняпятля харчавання або сігнальны кабель, эфектыўна аддзяляючы сінфазны контурны ток, які генеруецца на высокіх частотах.
• Рэгуляванне магутнасці: Аднаўленне больш чыстай крыніцы харчавання можа значна знізіць яе шум.
• Падключэнне: Уваходныя і выходныя лініі блока харчавання павінны размяшчацца далей ад краю дыэлектрычнай платы, каб пазбегнуць выпраменьвання і перашкод для іншых ланцугоў або абсталявання.
• Асобныя аналагавыя і лічбавыя крыніцы харчавання: высокачастотныя прылады звычайна вельмі адчувальныя да лічбавага шуму, таму іх трэба ізаляваць і злучыць разам на ўваходзе крыніцы харчавання. Калі сігнал павінен перасякаць як аналагавую, так і лічбавую вобласці, можна размясціць пятлю, каб паменшыць плошчу пятлі.
• Пазбягайце перакрыцця асобных крыніц харчавання паміж рознымі пластамі: паспрабуйце размясціць іх у шахматным парадку, каб прадухіліць лёгкае ўключэнне шуму крыніцы харчавання праз паразітную ёмістасць.
• Кампаненты, адчувальныя да ізаляцыі: такія кампаненты, як контуры фазавай аўтападстройкі частоты (ФАПЧ), вельмі адчувальныя да шуму крыніцы харчавання і павінны размяшчацца як мага далей ад крыніцы харчавання.
• Размяшчэнне шнура харчавання: Размяшчэнне лініі харчавання ўздоўж сігнальнай лініі можа паменшыць сігнальную пятлю і дасягнуць зніжэння шуму.
• Зазямленне байпаснага шляху: Каб прадухіліць назапашванне шуму, выкліканага перашкодамі ад крыніцы харчавання на друкаванай плаце і перашкодамі ад знешняй крыніцы харчавання, байпасны шлях можна зазямліць на шляху перашкод (без выпраменьвання), што дазволіць адвесці шум на зямлю і пазбегнуць перашкод для іншых прылад і абсталявання.

У заключэнне:Шум крыніцы харчавання, незалежна ад таго, ці генеруецца ён непасрэдна ці ўскосна ад крыніцы харчавання, перашкаджае працы схемы. Пры падаўленні яго ўплыву на схему варта прытрымлівацца агульнага прынцыпу: мінімізаваць уплыў шуму крыніцы харчавання на схему, адначасова змяншаючы ўплыў знешніх фактараў або схемы на крыніцу харчавання, каб прадухіліць пагаршэнне якасці шуму крыніцы харчавання.