उच्च आवृत्ति पीसीबी डिजाइन प्रक्रिया में बिजली आपूर्ति शोर का विश्लेषण और शमन

में उच्च आवृत्ति पीसीबीउच्च आवृत्ति वाले पीसीबी में विद्युत आपूर्ति शोर एक महत्वपूर्ण प्रकार का व्यवधान है। यह लेख उच्च आवृत्ति वाले पीसीबी में विद्युत आपूर्ति शोर की विशेषताओं और उत्पत्ति का व्यापक विश्लेषण करता है और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के आधार पर व्यावहारिक और प्रभावी समाधान प्रस्तुत करता है।

एक।विद्युत आपूर्ति शोर का विश्लेषण

पावर सप्लाई नॉइज़ से तात्पर्य पावर सप्लाई द्वारा उत्पन्न या बाधित होने वाले शोर से है। यह व्यवधान निम्नलिखित पहलुओं में स्पष्ट होता है:

1. इसके परिणामस्वरूप वितरित शोरअंतर्निहित प्रतिबाधा बिजली आपूर्ति का। उच्च आवृत्ति परिपथों में, बिजली आपूर्ति का शोर उच्च आवृत्ति संकेतों को काफी प्रभावित करता है। इसलिए, प्रारंभिक आवश्यकता कम शोर वाली बिजली आपूर्ति की है।बिजली की आपूर्तिस्वच्छ जमीन और बिजली आपूर्ति भी उतनी ही महत्वपूर्ण हैं।

आदर्श स्थिति में, बिजली आपूर्ति इस प्रकार होगी:प्रतिबाधा-मुक्तइसके परिणामस्वरूप शोर नहीं होता। हालांकि, व्यवहार में, बिजली आपूर्ति में एक निश्चित प्रतिबाधा होती है, जो पूरी बिजली आपूर्ति में वितरित होती है, जिससे शोर उत्पन्न होता है। इसलिए, बिजली आपूर्ति की प्रतिबाधा को कम करने का प्रयास किया जाना चाहिए। एक समर्पित प्रतिबाधा का होना बेहतर है। पावर प्लेनऔरग्राउंड प्लेनउच्च आवृत्ति परिपथ डिजाइन में, बिजली आपूर्ति को बस प्रारूप के बजाय परतों में डिजाइन करना आमतौर पर अधिक प्रभावी होता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि लूप लगातार न्यूनतम प्रतिबाधा वाले पथ का अनुसरण करे। इसके अतिरिक्त, पावर बोर्ड एकसिग्नल लूपपीसीबी पर उत्पन्न और प्राप्त होने वाले सभी संकेतों के लिए, जिससे सिग्नल लूप कम से कम हो जाता है और शोर कम हो जाता है।

2. कॉमन मोड फील्ड इंटरफेरेंस: इस प्रकार का इंटरफेरेंस पावर सप्लाई और ग्राउंड के बीच के शोर से संबंधित है। यह बाधित सर्किट और कॉमन रेफरेंस सतह से उत्पन्न कॉमन मोड वोल्टेज द्वारा निर्मित लूप के कारण उत्पन्न इंटरफेरेंस से उत्पन्न होता है। इसका परिमाण सापेक्ष विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों पर निर्भर करता है, और इसकी तीव्रता अपेक्षाकृत कम होती है।

इस परिदृश्य में, धारा (Ic) में कमी के कारण श्रृंखला में कॉमन-मोड वोल्टेज उत्पन्न होता है।वर्तमान परिपथजिससे प्राप्त करने वाले भाग पर प्रभाव पड़ता है। यदिचुंबकीय क्षेत्रयदि प्रमुख कारक मौजूद हो, तो श्रृंखला ग्राउंड लूप में उत्पन्न कॉमन मोड वोल्टेज का सूत्र इस प्रकार है:

सूत्र (1) में ΔB चुंबकीय प्रेरण तीव्रता में परिवर्तन को दर्शाता है, जिसे Wb/m² में मापा जाता है।²S क्षेत्रफल को मीटर में दर्शाता है।².

एक के लिएविद्युत चुम्बकीय क्षेत्रजब विद्युत क्षेत्र यदि मान ज्ञात हो, तो प्रेरित वोल्टेज समीकरण (2) द्वारा दिया जाता है, जो सामान्यतः तब लागू होता है जब L=150/F या उससे कम हो, जहाँ F दर्शाता हैविद्युत चुम्बकीय तरंग आवृत्तिमेगाहर्ट्ज में। यदि यह सीमा पार हो जाती है, तो अधिकतम प्रेरित वोल्टेज की गणना को निम्नानुसार सरल बनाया जा सकता है:

3. विभेदक मोड क्षेत्र हस्तक्षेप: यह विद्युत आपूर्ति और विद्युत क्षेत्र के बीच होने वाले हस्तक्षेप को संदर्भित करता है।इनपुट और आउटपुट पावर लाइनएसवास्तविक पीसीबी डिजाइन में, लेखक ने पाया कि बिजली आपूर्ति शोर में इसका योगदान न्यूनतम है, और इसलिए इसे यहां छोड़ा जा सकता है।
4. इंटरलाइन हस्तक्षेपइस प्रकार का व्यतिकरण विद्युत लाइनों के बीच होने वाले व्यतिकरण से संबंधित है। जब दो भिन्न-भिन्न समानांतर परिपथों के बीच पारस्परिक धारिता (C) और पारस्परिक प्रेरकत्व (M1-2) होता है, तो व्यतिकरण स्रोत परिपथ में वोल्टेज (VC) और धारा (IC) होने पर व्यतिकरण प्रभावित परिपथ में प्रकट होगा।
   1. संधारित्र प्रतिबाधा के माध्यम से युग्मित वोल्टेज समीकरण (4) द्वारा दिया जाता है, जहाँ RV समानांतर मान को दर्शाता है।निकट-अंत प्रतिरोधऔर यहसुदूर-अंत प्रतिरोधकीहस्तक्षेपित परिपथ.
   2. प्रेरक युग्मन के माध्यम से श्रृंखला प्रतिरोध: यदि व्यतिकरण स्रोत में कॉमन मोड शोर है, तो इंटरलाइन व्यतिकरण आमतौर पर कॉमन मोड और डिफरेंशियल मोड दोनों में प्रकट होता है।
5. पावर लाइन कपलिंगयह घटना तब घटित होती है जब बिजली की लाइन पर व्यवधान उत्पन्न होने के बाद वह अन्य उपकरणों को भी व्यवधान पहुंचाती है।विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप एसी या डीसी से शक्ति का स्रोतयह बिजली आपूर्ति शोर हस्तक्षेप का एक अप्रत्यक्ष रूप दर्शाता है। उच्च-आवृत्ति सर्किटएसयह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बिजली आपूर्ति का शोर जरूरी नहीं कि स्वयं उत्पन्न हो, बल्कि यह बाहरी हस्तक्षेप प्रेरण के कारण भी हो सकता है, जिससे स्वयं द्वारा उत्पन्न शोर का अध्यारोपण (विकिरणित या संचालित) हो सकता है, जिससे अन्य परिपथों या उपकरणों में हस्तक्षेप हो सकता है।

• बिजली आपूर्ति शोर हस्तक्षेप को समाप्त करने के उपाय

ऊपर विश्लेषित विद्युत आपूर्ति शोर हस्तक्षेप के विभिन्न रूपों और कारणों को ध्यान में रखते हुए, विद्युत आपूर्ति शोर उत्पन्न करने वाली स्थितियों को विशेष रूप से बाधित किया जा सकता है, जिससे हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से दबाया जा सकता है। निम्नलिखित समाधान अनुशंसित हैं:

• पर ध्यानबोर्ड छेद के माध्यम सेs: छेदों के माध्यम से आवश्यकनक्काशी खोलनाएस परबिजली आपूर्ति परत उनके आवागमन को सुगम बनाने के लिए। यदि पावर लेयर का छिद्र बहुत बड़ा है, तो यह सिग्नल लूप को प्रभावित कर सकता है, जिससे सिग्नल को बाईपास करना पड़ सकता है और लूप का क्षेत्रफल और शोर बढ़ सकता है। यदि कुछ सिग्नल लाइनें छिद्र के पास केंद्रित हों और इस लूप को साझा करती हों, तो सामान्य प्रतिबाधा के कारण क्रॉसस्टॉक हो सकता है।
• केबलों के लिए पर्याप्त ग्राउंड वायर: प्रत्येक सिग्नल के लिए अपना समर्पित सिग्नल लूप आवश्यक होता है, जिसमें सिग्नल और लूप का क्षेत्रफल यथासंभव छोटा रखा जाता है, जिससे समानांतर संरेखण सुनिश्चित होता है।
• पावर सप्लाई नॉइज़ फ़िल्टर का स्थान निर्धारण: यह फ़िल्टर आंतरिक पावर सप्लाई नॉइज़ को प्रभावी ढंग से दबाता है, जिससे सिस्टम की कार्यक्षमता बढ़ती है।हस्तक्षेप-विरोधी और सुरक्षा। यह दोतरफा संचार का काम करता है।आरएफ फ़िल्टरयह पावर लाइन से आने वाले शोर के हस्तक्षेप को फ़िल्टर करता है (अन्य उपकरणों से होने वाले हस्तक्षेप को रोकता है) और स्वयं द्वारा उत्पन्न शोर को भी फ़िल्टर करता है (अन्य उपकरणों के साथ हस्तक्षेप से बचने के लिए), साथ ही क्रॉस-मोड कॉमन मोड हस्तक्षेप को भी फ़िल्टर करता है।
• पावर आइसोलेशनट्रांसफार्मरयह कॉमन-मोड ग्राउंड लूप को अलग करता है।बिजली आपूर्ति लूप या सिग्नल केबलइस प्रकार, उच्च आवृत्तियों पर उत्पन्न कॉमन-मोड लूप करंट को प्रभावी ढंग से अलग किया जा सकता है।
• विद्युत विनियमन: स्वच्छ विद्युत आपूर्ति बहाल करने से विद्युत आपूर्ति शोर में काफी कमी आ सकती है।
• वायरिंग: विकिरण उत्पन्न होने और अन्य सर्किटों या उपकरणों में हस्तक्षेप से बचने के लिए बिजली आपूर्ति की इनपुट और आउटपुट लाइनों को डाइइलेक्ट्रिक बोर्ड के किनारे से दूर रखा जाना चाहिए।
• एनालॉग और डिजिटल पावर सप्लाई को अलग-अलग रखें: उच्च आवृत्ति वाले उपकरण आमतौर पर डिजिटल शोर के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, इसलिए दोनों को अलग-अलग रखना चाहिए और पावर सप्लाई के प्रवेश द्वार पर एक साथ जोड़ना चाहिए। यदि किसी सिग्नल को एनालॉग और डिजिटल दोनों डोमेन से गुजरना पड़ता है, तो लूप क्षेत्र को कम करने के लिए सिग्नल के आर-पार एक लूप लगाया जा सकता है।
• विभिन्न परतों के बीच अलग-अलग बिजली आपूर्तियों के अतिव्यापी होने से बचें: बिजली आपूर्ति के शोर को परजीवी धारिता के माध्यम से आसानी से युग्मित होने से रोकने के लिए उन्हें अलग-अलग क्रम में लगाने का प्रयास करें।
• संवेदनशील घटकों को अलग करें: फेज-लॉक्ड लूप (पीएलएल) जैसे घटक बिजली आपूर्ति के शोर के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं और इन्हें बिजली आपूर्ति से यथासंभव दूर रखा जाना चाहिए।
• पावर कॉर्ड की स्थिति: सिग्नल लाइन के साथ पावर लाइन लगाने से सिग्नल लूप कम हो सकता है और शोर कम हो सकता है।
• बाईपास पाथ ग्राउंडिंग: सर्किट बोर्ड पर बिजली आपूर्ति हस्तक्षेप और बाहरी बिजली आपूर्ति हस्तक्षेप के कारण संचित शोर को रोकने के लिए, हस्तक्षेप पथ (विकिरण को छोड़कर) पर बाईपास पाथ को ग्राउंड किया जा सकता है, जिससे शोर को ग्राउंड में बाईपास किया जा सके और अन्य उपकरणों और यंत्रों के साथ हस्तक्षेप से बचा जा सके।

निष्कर्ष के तौर पर:विद्युत आपूर्ति से उत्पन्न होने वाला शोर, चाहे वह प्रत्यक्ष रूप से उत्पन्न हो या अप्रत्यक्ष रूप से, परिपथ में बाधा उत्पन्न करता है। परिपथ पर इसके प्रभाव को कम करने के लिए एक सामान्य सिद्धांत का पालन किया जाना चाहिए: विद्युत आपूर्ति के शोर के प्रभाव को परिपथ पर न्यूनतम करना और साथ ही विद्युत आपूर्ति पर बाहरी कारकों या परिपथ के प्रभाव को कम करना ताकि विद्युत आपूर्ति के शोर से परिपथ की गुणवत्ता में गिरावट को रोका जा सके।