Analisi è Mitigazione di u Rumore di l'Alimentazione in u Prucessu di Cuncepimentu di PCB à Alta Frequenza

In PCB d'alta frequenzas, u rumore di l'alimentazione elettrica si distingue cum'è una forma significativa d'interferenza. Questu articulu conduce un'analisi cumpleta di e caratteristiche è di l'urighjini di u rumore di l'alimentazione elettrica in i PCB d'alta frequenza, è offre suluzioni pratiche è efficaci basate nantu à applicazioni ingegneristiche.

A.Analisi di u rumore di l'alimentazione elettrica

U rumore di l'alimentazione elettrica si riferisce à u rumore generatu o interrottu da l'alimentazione elettrica stessa. Questa interferenza hè evidente in i seguenti aspetti:

1. Rumore distribuitu risultante da uimpedenza inerente di l'alimentazione. In i circuiti d'alta frequenza, u rumore di l'alimentazione hà un impattu significativu nantu à i signali d'alta frequenza. Dunque, l'esigenza iniziale hè un rumore bassualimentazione elettricaAltrettantu cruciali sò un terrenu pulitu è ​​una alimentazione elettrica.

In un scenariu ideale, l'alimentazione elettrica sariasenza impedenza, risultendu in nisun rumore. Tuttavia, in pratica, l'alimentatore pussede una certa impedenza, chì hè distribuita in tutta l'alimentazione, purtendu à a sovrapposizione di rumore. Dunque, si devenu fà sforzi per minimizà l'impedenza di l'alimentatore. Hè preferibile avè un dedicatu pianu di putenzaèpianu di terraIn a cuncepzione di circuiti d'alta frequenza, hè generalmente più efficace di cuncepisce l'alimentazione in strati piuttostu chè in un furmatu di bus, assicurendu chì u loop seguiti in modu coerente u percorsu cù a minima impedenza. Inoltre, a scheda di putenza furnisce unciclu di signaleper tutti i signali generati è ricevuti nantu à u PCB, minimizendu cusì u ciclu di signale è riducendu u rumore.

2. Interferenza di Campu di Modu Cumunu: Stu tipu d'interferenza si riferisce à u rumore trà l'alimentazione è a terra. Nasce da l'interferenza causata da un loop furmatu da u circuitu interrottu è a tensione di modu cumunu risultante da a superficia di riferimentu cumuna. A magnitudine dipende da i campi elettrichi è magnetichi relativi, è a so intensità hè relativamente bassa.

In questu scenariu, a diminuzione di a corrente (Ic) porta à una tensione di modu cumunu in serieciclu di corrente, affettendu a sezzione ricevente. Sè ucampu magneticupredomina, a tensione di modu cumunu generata in u circuitu di terra in serie hè data da a formula:

ΔB in a formula (1) rapprisenta u cambiamentu di l'intensità di l'induzione magnetica, misurata in Wb/m²; S denota l'area in m²².

Per uncampu elettromagneticu, quandu u campu elettricu u valore hè cunnisciutu, a tensione indotta hè data da l'equazione (2), chì hè generalmente applicabile quandu L = 150 / F o menu, cù F chì rapprisenta ufrequenza di l'onda elettromagneticain MHz. Sè stu limite hè superatu, u calculu di a tensione indotta massima pò esse simplificatu cusì:

3. Interferenza di Campu di Modu Differenziale: Questu si riferisce à l'interferenza trà l'alimentazione è ulinea di putenza d'entrata è di uscitasIn a cuncepzione attuale di PCB, l'autore hà osservatu chì u so cuntributu à u rumore di l'alimentazione hè minimu, è dunque pò esse omessu quì.
4. Interferenza trà lineeStu tipu d'interferenza si riferisce à l'interferenza trà e linee elettriche. Quandu ci hè una capacità mutuale (C) è una induttanza mutuale (M1-2) trà dui circuiti paralleli diversi, l'interferenza si manifesterà in u circuitu interferitu s'ellu ci hè tensione (VC) è corrente (IC) in u circuitu fonte d'interferenza:
   1. A tensione accoppiata per mezu di l'impedenza capacitiva hè data da l'equazione (4), induve RV rapprisenta u valore parallelu di uresistenza vicina à a fineè uresistenza à l'estremità luntanadi ucircuitu interferitu.
   2. Resistenza in serie per accoppiamentu induttivu: S'ellu ci hè un rumore di modu cumunu in a fonte d'interferenza, l'interferenza interlinea appare generalmente sia in modu cumunu sia in modu differenziale.
5. Accoppiamentu di linea elettricaStu fenomenu si verifica quandu a linea elettrica trasmette interferenze à altri dispositivi dopu esse stata sottumessa àinterferenza elettromagnetica da AC o DC fonte d'energiaQuestu rapprisenta una forma indiretta di interferenza di rumore di l'alimentazione elettrica circuitu d'alta frequenzasHè impurtante di nutà chì u rumore di l'alimentazione ùn pò micca esse necessariamente autogeneratu, ma puderia ancu risultà da l'induzione di interferenze esterne, chì porta à a sovrapposizione (irradiata o cundutta) di u rumore generatu da ella stessa, interferendu cusì cù altri circuiti o dispositivi.

• Contromisure per eliminà l'interferenza di rumore di l'alimentazione elettrica

Cunsiderendu e diverse manifestazioni è cause di l'interferenza di u rumore di l'alimentazione analizzate sopra, e cundizioni chì portanu à u rumore di l'alimentazione ponu esse specificamente interrotte, supprimendu efficacemente l'interferenza. Si cunsiglianu e seguenti suluzioni:

• Attenzione àForu attraversu u bordus: I fori passanti necessitanuapertura di incisiones nantu à ustratu di alimentazione per accoglie u so passaghju. Sè l'apertura di u stratu di putenza hè troppu grande, pò influenzà u circuitu di signale, furzendu u signale à bypassà è aumentendu l'area di u circuitu è ​​u rumore. Sè certe linee di signale sò cuncentrate vicinu à l'apertura è spartenu questu circuitu, l'impedenza cumuna pò purtà à a diafonia.
• Filu di terra sufficiente per i cavi: Ogni segnale richiede u so propiu ciclu di segnale dedicatu, cù u segnale è l'area di u ciclu mantenuti u più chjucu pussibule, assicurendu un allineamentu parallelu.
• Piazzamentu di u filtru di rumore di l'alimentatore: Stu filtru sopprime efficacemente u rumore internu di l'alimentatore, migliorandu u sistemaanti-interferenza è sicurità. Serve cum'è un sistema bidirezionaleFiltru RF, filtrà l'interferenza di rumore introdutta da a linea elettrica (impedendu l'interferenza da altri dispositivi) è u rumore generatu da ella stessa (per evità l'interferenza cù altri dispositivi), è ancu l'interferenza di modu cumunu incrociatu.
• Isolamentu di putenzaTrasfurmatoreQuestu isola u ciclu di terra di modu cumunu di ucavu di signale o loop di alimentazione, separendu efficacemente a corrente di loop di modu cumunu generata à alte frequenze.
• Regulazione di a putenza: U ristabilimentu di una alimentazione più pulita pò riduce significativamente u rumore di l'alimentazione.
• Cablaggio: E linee d'entrata è di uscita di l'alimentatore devenu esse tenute luntanu da u bordu di a scheda dielettrica per evità di generà radiazioni è interferisce cù altri circuiti o apparecchiature.
• Alimentazioni analogiche è digitali separate: I dispositivi à alta frequenza sò generalmente assai sensibili à u rumore digitale, dunque i dui devenu esse isolati è cunnessi inseme à l'entrata di l'alimentatore. Sè un signale hà bisognu di attraversà i duminii analogichi è digitali, un loop pò esse piazzatu attraversu u signale per riduce l'area di u loop.
• Evitate a sovrapposizione di alimentatori separati trà diversi strati: Pruvate à sfalsà li per impedisce chì u rumore di l'alimentatore sia facilmente accoppiatu per via di a capacità parassita.
• Isulazione di i cumpunenti sensibili: I cumpunenti cum'è i circuiti à bloccu di fase (PLL) sò assai sensibili à u rumore di l'alimentazione è devenu esse tenuti u più luntanu pussibule da l'alimentazione.
• Piazzamentu di u cavu d'alimentazione: Piazzamentu di una linea elettrica accantu à a linea di signale, pò riduce u ciclu di signale è ottene una riduzione di u rumore.
• Messa à terra di u percorsu di bypass: Per impedisce l'accumulazione di rumore causata da l'interferenza di l'alimentazione nantu à a scheda di circuitu è ​​l'interferenza di l'alimentazione esterna, u percorsu di bypass pò esse messu à terra nantu à u percorsu di interferenza (escludendu a radiazione), permettendu di bypassà u rumore à a terra è evitendu interferenze cù altri dispositivi è apparecchiature.

In cunclusione:U rumore di l'alimentazione, sia generatu direttamente sia indirettamente da l'alimentazione, interferisce cù u circuitu. Quandu si sopprime a so influenza nantu à u circuitu, si deve seguità un principiu generale: minimizà l'impattu di u rumore di l'alimentazione nantu à u circuitu riducendu ancu l'influenza di fattori esterni o di u circuitu nantu à l'alimentazione per impedisce a degradazione di u rumore di l'alimentazione.