ઉચ્ચ-આવર્તન PCB ડિઝાઇન પ્રક્રિયામાં પાવર સપ્લાય અવાજનું વિશ્લેષણ અને શમન

માં ઉચ્ચ-આવર્તન PCBs, પાવર સપ્લાય અવાજ હસ્તક્ષેપના એક મહત્વપૂર્ણ સ્વરૂપ તરીકે બહાર આવે છે. આ લેખ ઉચ્ચ-આવર્તન PCB માં પાવર સપ્લાય અવાજની લાક્ષણિકતાઓ અને ઉત્પત્તિનું વ્યાપક વિશ્લેષણ કરે છે, અને એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશનોના આધારે વ્યવહારુ અને અસરકારક ઉકેલો પ્રદાન કરે છે.

એ.પાવર સપ્લાય અવાજનું વિશ્લેષણ

પાવર સપ્લાય અવાજ એ પાવર સપ્લાય દ્વારા ઉત્પન્ન થતા અથવા વિક્ષેપિત થતા અવાજનો ઉલ્લેખ કરે છે. આ દખલગીરી નીચેના પાસાઓમાં સ્પષ્ટ છે:

1. પરિણામે વિતરિત અવાજસહજ અવબાધ પાવર સપ્લાયનું. ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટમાં, પાવર સપ્લાયનો અવાજ ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. તેથી, પ્રારંભિક જરૂરિયાત ઓછી-અવાજની છેવીજ પુરવઠોસ્વચ્છ જમીન અને વીજ પુરવઠો પણ એટલા જ મહત્વપૂર્ણ છે.

આદર્શ પરિસ્થિતિમાં, વીજ પુરવઠો હશેઅવરોધ-મુક્ત, જેના પરિણામે કોઈ અવાજ થતો નથી. જોકે, વ્યવહારમાં, વીજ પુરવઠો ચોક્કસ અવરોધ ધરાવે છે, જે સમગ્ર વીજ પુરવઠામાં વિતરિત થાય છે, જેના કારણે અવાજનું સુપરઇમ્પોઝિશન થાય છે. તેથી, વીજ પુરવઠા અવરોધ ઘટાડવા માટે પ્રયત્નો કરવા જોઈએ. સમર્પિત હોવું વધુ સારું છે પાવર પ્લેનઅનેભૂમિ સમતલ. ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટ ડિઝાઇનમાં, બસ ફોર્મેટ કરતાં સ્તરોમાં પાવર સપ્લાય ડિઝાઇન કરવી સામાન્ય રીતે વધુ અસરકારક હોય છે, ખાતરી કરે છે કે લૂપ સતત ઓછામાં ઓછા અવરોધ સાથે માર્ગને અનુસરે છે. વધુમાં, પાવર બોર્ડ એક પ્રદાન કરે છેસિગ્નલ લૂપPCB પર જનરેટ અને પ્રાપ્ત થયેલા બધા સિગ્નલો માટે, જેનાથી સિગ્નલ લૂપ ઓછો થાય છે અને અવાજ ઓછો થાય છે.

2. કોમન મોડ ફીલ્ડ હસ્તક્ષેપ: આ પ્રકારનો હસ્તક્ષેપ પાવર સપ્લાય અને જમીન વચ્ચેના અવાજ સાથે સંબંધિત છે. તે વિક્ષેપિત સર્કિટ દ્વારા રચાયેલા લૂપ અને કોમન રેફરન્સ સપાટીથી ઉત્પન્ન થતા કોમન મોડ વોલ્ટેજને કારણે થતા હસ્તક્ષેપથી ઉદ્ભવે છે. તીવ્રતા સંબંધિત ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો પર આધાર રાખે છે, અને તેની તીવ્રતા પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે.

આ પરિસ્થિતિમાં, વર્તમાન (Ic) માં ઘટાડો શ્રેણીમાં સામાન્ય-મોડ વોલ્ટેજ તરફ દોરી જાય છેવર્તમાન લૂપ, પ્રાપ્ત કરનાર વિભાગને અસર કરે છે. જોચુંબકીય ક્ષેત્રપ્રબળ હોય ત્યારે, શ્રેણી ગ્રાઉન્ડ લૂપમાં ઉત્પન્ન થતો સામાન્ય મોડ વોલ્ટેજ સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે:

સૂત્ર (1) માં ΔB ચુંબકીય ઇન્ડક્શન તીવ્રતામાં ફેરફાર દર્શાવે છે, જે Wb/m માં માપવામાં આવે છે.^૨; S એ m માં ક્ષેત્રફળ દર્શાવે છે^૨.

એક માટેઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર, જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર મૂલ્ય જાણીતું હોય, તો પ્રેરિત વોલ્ટેજ સમીકરણ (2) દ્વારા આપવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે L=150/F અથવા તેનાથી ઓછા સમયે લાગુ પડે છે, જેમાં Fઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ આવર્તનMHz માં. જો આ મર્યાદા ઓળંગાઈ જાય, તો મહત્તમ પ્રેરિત વોલ્ટેજની ગણતરી નીચે મુજબ સરળ બનાવી શકાય છે:

3. વિભેદક સ્થિતિ ક્ષેત્ર હસ્તક્ષેપ: આ પાવર સપ્લાય અને વચ્ચેના હસ્તક્ષેપનો ઉલ્લેખ કરે છેઇનપુટ અને આઉટપુટ પાવર લાઇનઓ. વાસ્તવિક PCB ડિઝાઇનમાં, લેખકે અવલોકન કર્યું કે પાવર સપ્લાય અવાજમાં તેનો ફાળો ન્યૂનતમ છે, અને તેથી અહીં તેને છોડી શકાય છે.
4. ઇન્ટરલાઇન હસ્તક્ષેપ: આ પ્રકારનો દખલગીરી પાવર લાઇનો વચ્ચેના દખલગીરી સાથે સંબંધિત છે. જ્યારે બે અલગ અલગ સમાંતર સર્કિટ વચ્ચે પરસ્પર કેપેસીટન્સ (C) અને પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સ (M1-2) હોય છે, ત્યારે જો દખલગીરી સ્ત્રોત સર્કિટમાં વોલ્ટેજ (VC) અને કરંટ (IC) હોય તો દખલગીરી ઇન્ટરફર્ડ સર્કિટમાં પ્રગટ થશે:
   1. કેપેસિટીવ ઇમ્પીડન્સ દ્વારા જોડાયેલ વોલ્ટેજ સમીકરણ (4) દ્વારા આપવામાં આવે છે, જ્યાં RV એ સમાંતર મૂલ્યનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છેનજીકનો પ્રતિકારઅનેદૂરના સ્તરનો પ્રતિકારનાદખલિત સર્કિટ.
   2. ઇન્ડક્ટિવ કપ્લીંગ દ્વારા શ્રેણી પ્રતિકાર: જો ઇન્ટરફિયરન્સ સ્ત્રોતમાં કોમન મોડ નોઇઝ હોય, તો ઇન્ટરલાઇન ઇન્ટરફિયરન્સ સામાન્ય રીતે કોમન મોડ અને ડિફરન્શિયલ મોડ બંનેમાં દેખાય છે.
5. પાવર લાઇન કપલિંગ: આ ઘટના ત્યારે થાય છે જ્યારે પાવર લાઇન અન્ય ઉપકરણોને હસ્તક્ષેપ પ્રસારિત કરે છેઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ એસી કે ડીસીથી પાવર સ્ત્રોતઆ પાવર સપ્લાય અવાજ હસ્તક્ષેપનું પરોક્ષ સ્વરૂપ રજૂ કરે છે ઉચ્ચ-આવર્તન સર્કિટઓ. એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે પાવર સપ્લાય અવાજ સ્વયં-ઉત્પન્ન ન પણ હોય, પરંતુ બાહ્ય હસ્તક્ષેપ ઇન્ડક્શનથી પણ પરિણમી શકે છે, જેના કારણે અવાજ પોતે જ ઉત્પન્ન થાય છે અને સુપરઇમ્પોઝિશન (રેડિયેટેડ અથવા સંચાલિત) થાય છે, જેનાથી અન્ય સર્કિટ અથવા ઉપકરણોમાં દખલ થાય છે.

• વીજ પુરવઠામાં અવાજની દખલગીરી દૂર કરવા માટેના પગલાં

ઉપર વિશ્લેષણ કરાયેલા પાવર સપ્લાય અવાજના દખલગીરીના વિવિધ અભિવ્યક્તિઓ અને કારણોને ધ્યાનમાં લેતા, પાવર સપ્લાય અવાજ તરફ દોરી જતી પરિસ્થિતિઓ ખાસ કરીને વિક્ષેપિત થઈ શકે છે, જે અસરકારક રીતે દખલગીરીને દબાવી શકે છે. નીચેના ઉકેલોની ભલામણ કરવામાં આવે છે:

• ધ્યાન આપોબોર્ડ થ્રુ હોલs: છિદ્રો દ્વારા જરૂરીએચિંગ ઓપનિંગપરપાવર સપ્લાય સ્તર તેમના માર્ગને સમાયોજિત કરવા માટે. જો પાવર લેયર ઓપનિંગ ખૂબ મોટું હોય, તો તે સિગ્નલ લૂપને અસર કરી શકે છે, સિગ્નલને બાયપાસ કરવાની ફરજ પાડે છે અને લૂપ વિસ્તાર અને અવાજમાં વધારો કરે છે. જો ચોક્કસ સિગ્નલ લાઇન ઓપનિંગની નજીક કેન્દ્રિત હોય અને આ લૂપને શેર કરે, તો સામાન્ય અવબાધ ક્રોસસ્ટોક તરફ દોરી શકે છે.
• કેબલ્સ માટે પૂરતો ગ્રાઉન્ડ વાયર: દરેક સિગ્નલને તેના પોતાના સમર્પિત સિગ્નલ લૂપની જરૂર હોય છે, જેમાં સિગ્નલ અને લૂપ વિસ્તાર શક્ય તેટલો નાનો રાખવામાં આવે છે, જેથી સમાંતર ગોઠવણી સુનિશ્ચિત થાય.
• પાવર સપ્લાય નોઈઝ ફિલ્ટરનું પ્લેસમેન્ટ: આ ફિલ્ટર અસરકારક રીતે આંતરિક પાવર સપ્લાય નોઈઝને દબાવી દે છે, સિસ્ટમને વધારે છેહસ્તક્ષેપ વિરોધી અને સલામતી. તે દ્વિ-માર્ગી તરીકે સેવા આપે છેઆરએફ ફિલ્ટર, પાવર લાઇનમાંથી રજૂ થતા અવાજના હસ્તક્ષેપને ફિલ્ટર કરીને (અન્ય ઉપકરણોમાંથી હસ્તક્ષેપ અટકાવીને) અને પોતે જ ઉત્પન્ન થતા અવાજને (અન્ય ઉપકરણો સાથે દખલ ટાળવા માટે), તેમજ ક્રોસ-મોડ સામાન્ય મોડ હસ્તક્ષેપને.
• પાવર આઇસોલેશનટ્રાન્સફોર્મર: આના કોમન-મોડ ગ્રાઉન્ડ લૂપને અલગ કરે છેપાવર સપ્લાય લૂપ અથવા સિગ્નલ કેબલ, ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ઉત્પન્ન થતા કોમન-મોડ લૂપ કરંટને અસરકારક રીતે અલગ કરે છે.
• પાવર રેગ્યુલેશન: સ્વચ્છ પાવર સપ્લાય પુનઃસ્થાપિત કરવાથી પાવર સપ્લાયના અવાજમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થઈ શકે છે.
• વાયરિંગ: રેડિયેશન ઉત્પન્ન ન થાય અને અન્ય સર્કિટ અથવા સાધનોમાં દખલ ન થાય તે માટે પાવર સપ્લાયની ઇનપુટ અને આઉટપુટ લાઇનને ડાઇલેક્ટ્રિક બોર્ડની ધારથી દૂર રાખવી જોઈએ.
• એનાલોગ અને ડિજિટલ પાવર સપ્લાય અલગ કરો: ઉચ્ચ-આવર્તન ઉપકરણો સામાન્ય રીતે ડિજિટલ અવાજ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે, તેથી બંનેને અલગ કરીને પાવર સપ્લાય પ્રવેશદ્વાર પર એકસાથે જોડવા જોઈએ. જો સિગ્નલને એનાલોગ અને ડિજિટલ બંને ડોમેનને પાર કરવાની જરૂર હોય, તો લૂપ વિસ્તાર ઘટાડવા માટે સિગ્નલ પર લૂપ મૂકી શકાય છે.
• અલગ અલગ પાવર સપ્લાયને અલગ અલગ સ્તરો વચ્ચે ઓવરલેપ કરવાનું ટાળો: પરોપજીવી કેપેસીટન્સ દ્વારા પાવર સપ્લાયના અવાજને સરળતાથી જોડતો અટકાવવા માટે તેમને અલગ અલગ કરવાનો પ્રયાસ કરો.
• સંવેદનશીલ ઘટકોને અલગ કરો: ફેઝ-લોક્ડ લૂપ્સ (PLLs) જેવા ઘટકો પાવર સપ્લાયના અવાજ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે અને તેમને પાવર સપ્લાયથી શક્ય તેટલું દૂર રાખવા જોઈએ.
• પાવર કોર્ડનું પ્લેસમેન્ટ: સિગ્નલ લાઇનની બાજુમાં પાવર લાઇન મૂકવાથી સિગ્નલ લૂપ ઓછો થઈ શકે છે અને અવાજમાં ઘટાડો થઈ શકે છે.
• બાયપાસ પાથ ગ્રાઉન્ડિંગ: સર્કિટ બોર્ડ પર પાવર સપ્લાય હસ્તક્ષેપ અને બાહ્ય પાવર સપ્લાય હસ્તક્ષેપને કારણે સંચિત અવાજને રોકવા માટે, બાયપાસ પાથને હસ્તક્ષેપ માર્ગ (રેડિયેશન સિવાય) પર ગ્રાઉન્ડ કરી શકાય છે, જેનાથી અવાજને બાયપાસ કરીને જમીન પર લઈ જઈ શકાય છે અને અન્ય ઉપકરણો અને સાધનો સાથે દખલ ટાળી શકાય છે.

નિષ્કર્ષમાં:પાવર સપ્લાય અવાજ, ભલે તે પાવર સપ્લાયમાંથી પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ રીતે ઉત્પન્ન થાય, સર્કિટમાં દખલ કરે છે. સર્કિટ પર તેના પ્રભાવને દબાવતી વખતે, એક સામાન્ય સિદ્ધાંતનું પાલન કરવું જોઈએ: સર્કિટ પર પાવર સપ્લાય અવાજની અસર ઓછી કરો અને સાથે સાથે પાવર સપ્લાય પર બાહ્ય પરિબળો અથવા સર્કિટનો પ્રભાવ પણ ઓછો કરો જેથી પાવર સપ્લાય અવાજનું અધોગતિ અટકાવી શકાય.