Toiteallika müra analüüs ja leevendamine kõrgsageduslike trükkplaatide disainiprotsessis

Sisse kõrgsageduslik trükkplaatToiteploki müra on märkimisväärne häirete vorm. See artikkel viib läbi põhjaliku analüüsi kõrgsageduslike trükkplaatide toiteploki müra omaduste ja päritolu kohta ning pakub praktilisi ja tõhusaid lahendusi, mis põhinevad insenerirakendustel.

A.Toiteallika müra analüüs

Toiteploki müra viitab toiteploki enda tekitatud või häiritud mürale. See häire ilmneb järgmistes aspektides:

1. Hajutatud müra, mis tekibomane impedants toiteallikast. Kõrgsageduslikes vooluringides mõjutab toiteploki müra oluliselt kõrgsageduslikke signaale. Seetõttu on esialgne nõue madala müratasemegatoiteallikasSama olulised on puhas maa ja elektrivarustus.

Ideaalses olukorras oleks toiteallikasimpedantsivaba, mille tulemuseks on müra puudumine. Praktikas on aga toiteplokil teatud impedants, mis jaotub üle kogu toiteploki, mis viib müra kattumiseni. Seetõttu tuleks püüda toiteploki impedantsi minimeerida. Eelistatav on omada spetsiaalset võimsuslennukjamaapindKõrgsageduslike vooluahelate disainimisel on üldiselt efektiivsem toideallikas projekteerida kihtidena, mitte siinivormingus, tagades, et silmus järgib järjepidevalt väikseima impedantsiga rada. Lisaks pakub toiteplaatsignaalisilmuskõigi trükkplaadil genereeritud ja vastuvõetud signaalide jaoks, minimeerides seeläbi signaaliahelat ja vähendades müra.

2. Ühisrežiimi väljahäired: Seda tüüpi häired on seotud toiteallika ja maa vahelise müraga. Need tulenevad häiringutest, mille põhjustab häiritud vooluringi ja ühise võrdluspinna tekitatud ühisrežiimi pinge vaheline silmus. Nende suurus sõltub elektri- ja magnetväljade suhtelistest väärtustest ning nende intensiivsus on suhteliselt madal.

Selle stsenaariumi korral viib voolu (Ic) vähenemine jadaühenduses ühisrežiimi pinge tekkimiseni.voolusilmus, mis mõjutab vastuvõtvat sektsiooni. Kuimagnetvälidomineerib, siis jadaühenduses maanduskontuuris tekkiv ühisrežiimi pinge on antud järgmise valemiga:

Valemis (1) olev ΔB tähistab magnetinduktsiooni intensiivsuse muutust, mõõdetuna Wb/m².²S tähistab pindala ruutmeetrites².

Ühe jaokselektromagnetväli, kui elektriväli Kui väärtus on teada, siis indutseeritud pinge on antud võrrandiga (2), mis on üldiselt rakendatav, kui L = 150/F või vähem, kus F tähistabelektromagnetlaine sagedusMHz-des. Kui see piir ületatakse, saab maksimaalse indutseeritud pinge arvutamist lihtsustada järgmiselt:

3. Diferentsiaalrežiimi väljainterferents: see viitab toiteallika ja seadme vahelisele interferentsile.sisend- ja väljundvooluliinsTegelikus trükkplaadi disainis täheldas autor, et selle panus toiteploki mürasse on minimaalne ja seetõttu võib selle siinkohal välja jätta.
4. Interline InterferenceSeda tüüpi häireid esineb elektriliinide vahel. Kui kahe erineva paralleelse vooluahela vahel on vastastikune mahtuvus (C) ja vastastikune induktiivsus (M1-2), ilmneb häiritud vooluahelas häire, kui häireallika vooluahelas on pinge (VC) ja vool (IC):
   1. Mahtuvusliku impedantsi kaudu sidestatud pinge on antud võrrandiga (4), kus RV tähistab paralleelväärtustlähiotsa takistusjakauge otsa takistussellesthäiritud vooluring.
   2. Seeriatakistus induktiivse sidestuse kaudu: kui häireallikas esineb ühisrežiimi müra, ilmneb liinidevaheline interferents üldiselt nii ühisrežiimis kui ka diferentsiaalrežiimis.
5. Toiteliini ühendus: See nähtus tekib siis, kui elektriliin edastab pärast elektrilöögiga kokkupuudet teistele seadmetele häireid.elektromagnetiline häire vahelduvvoolust või alalisvoolust toiteallikasSee kujutab endast kaudset toiteallika mürainterferentsi vormi kõrgsageduslik vooluringsOluline on märkida, et toiteploki müra ei pruugi olla iseenesest tekkinud, vaid see võib tuleneda ka välisest häirete induktsioonist, mis viib enda tekitatud müra pealekandmiseni (kiirgamiseni või juhtivuseni), häirides seeläbi teisi vooluringe või seadmeid.

• Vastumeetmed toiteallika mürahäirete kõrvaldamiseks

Arvestades ülalpool analüüsitud toiteallika müra erinevaid ilminguid ja põhjuseid, saab toiteallika müra põhjustavaid tingimusi sihipäraselt häirida, häireid tõhusalt summutades. Soovitatavad on järgmised lahendused:

• TähelepanuLaud läbi augus: Läbivad augud nõuavadsöövitusavas pealtoiteallika kiht et võimaldada nende läbipääsu. Kui toitekihi ava on liiga suur, võib see mõjutada signaalisilmust, sundides signaali mööda minema ning suurendades silmuse pindala ja müra. Kui teatud signaaliliinid on koondunud ava lähedale ja jagavad seda silmust, võib ühine impedants põhjustada läbikostet.
• Piisav maandusjuhe kaablite jaoks: Iga signaal vajab oma spetsiaalset signaalisilmust, kusjuures signaali ja silmuse pindala hoitakse võimalikult väikesena, tagades paralleelse joonduse.
• Toiteploki mürafiltri paigutus: See filter summutab tõhusalt sisemise toiteploki müra, parandades süsteemisekkumisvastane ja ohutus. See toimib kahesuunaliseRF-filter, filtreerides välja toiteliinist tuleneva mürainterferentsi (vältides teiste seadmete häireid) ja enda tekitatud müra (et vältida häireid teiste seadmetega), samuti ristrežiimis ühisrežiimi häireid.
• ToiteisolatsioonTrafo: See isoleerib seadme ühisrežiimi maandusahela.toiteahela silmus või signaalikaabel, eraldades tõhusalt kõrgetel sagedustel tekkiva ühisrežiimi ahela voolu.
• Toite reguleerimine: puhtama toiteallika taastamine võib oluliselt vähendada toiteallika müra.
• Juhtmestik: Toiteallika sisend- ja väljundliinid tuleks hoida dielektrilise plaadi servast eemal, et vältida kiirguse teket ja teiste vooluahelate või seadmete häirimist.
• Eraldi analoog- ja digitaaltoiteallikad: Kõrgsageduslikud seadmed on üldiselt digitaalse müra suhtes väga tundlikud, seega tuleks need kaks isoleerida ja toiteallika sissepääsu juures omavahel ühendada. Kui signaal peab läbima nii analoog- kui ka digitaaldomeeni, saab signaalile paigutada silmuse, et vähendada silmuse pindala.
• Vältige eraldi toiteallikate kattumist erinevate kihtide vahel: proovige neid paigutada nihutades, et vältida toiteallika müra kerget sidumist parasiitse mahtuvuse kaudu.
• Eraldage tundlikud komponendid: komponendid, näiteks faasilukustusega ahelad (PLL-id), on toiteallika müra suhtes väga tundlikud ja neid tuleks hoida toiteallikast võimalikult kaugel.
• Toitejuhtme paigutus: Toitejuhtme paigutamine signaalijoone kõrvale võib vähendada signaalisilmust ja müra.
• Möödaviigutee maandus: Toiteallika häirete ja välise toiteallika häirete põhjustatud müra kogunemise vältimiseks trükkplaadil saab möödaviigutee maandada häirete rajal (välja arvatud kiirgus), mis võimaldab müra mööda juhtida maapinnale ja vältida häireid teiste seadmete ja varustusega.

Kokkuvõtteks:Toiteploki müra, olenemata sellest, kas see tekib otse või kaudselt toiteplokist, häirib vooluringi. Selle mõju vooluringile summutamisel tuleks järgida üldist põhimõtet: minimeerida toiteploki müra mõju vooluringile, vähendades samal ajal ka väliste tegurite või vooluringi mõju toiteplokile, et vältida toiteploki müra halvenemist.