A tápegység zajának elemzése és csökkentése nagyfrekvenciás NYÁK-tervezési folyamatban

Be nagyfrekvenciás NYÁK-lapA tápegység zaja jelentős interferenciaformaként tűnik ki. Ez a cikk átfogó elemzést végez a nagyfrekvenciás NYÁK-okban található tápegység zajának jellemzőiről és eredetéről, és gyakorlatias és hatékony megoldásokat kínál mérnöki alkalmazások alapján.

A.A tápegység zajának elemzése

A tápegység zaja a tápegység által keltett vagy zavart zajra utal. Ez az interferencia a következő aspektusokban nyilvánul meg:

1. Eloszlott zaj, amely a következőkből ered:saját impedancia a tápegység. Nagyfrekvenciás áramkörökben a tápegység zaja jelentősen befolyásolja a nagyfrekvenciás jeleket. Ezért a kezdeti követelmény az alacsony zajszintűtápegységUgyanilyen fontos a tiszta talaj és az áramellátás.

Ideális esetben a tápegység lenneimpedanciamentes, ami zajmentes működést eredményez. A gyakorlatban azonban a tápegységnek van egy bizonyos impedanciája, amely a teljes tápegységen eloszlik, ami a zaj szuperponálódásához vezet. Ezért törekedni kell a tápegység impedanciájának minimalizálására. Célszerű egy erre a célra szolgáló erőgépésföld síkNagyfrekvenciás áramkörök tervezésénél általában hatékonyabb a tápegységet rétegekben megtervezni, mint busz formátumban, biztosítva, hogy a hurok következetesen a legkisebb impedanciájú útvonalat kövesse. Ezenkívül a tápegység panel egyjelhuroka NYÁK-on generált és fogadott összes jelhez, ezáltal minimalizálva a jelhurkot és csökkentve a zajt.

2. Közös módusú térinterferencia: Ez a fajta interferencia a tápegység és a föld közötti zajra vonatkozik. A megszakadt áramkör és a közös referenciafelületből származó közös módusú feszültség által létrehozott hurok által okozott interferenciából ered. Nagysága a relatív elektromos és mágneses mezőktől függ, intenzitása pedig viszonylag alacsony.

Ebben az esetben az áram (Ic) csökkenése közös módusú feszültséget eredményez a soros kapcsolásban.áramhurok, ami hatással van a fogadó szakaszra. Ha amágneses meződominál, a soros földhurokban keletkező közös módusú feszültséget a következő képlet adja meg:

Az (1) képletben a ΔB a mágneses indukció intenzitásának változását jelenti, Wb/m-ben mérve.²; S a területet jelöli m-ben².

Egyelektromágneses mező, amikor a elektromos mező Ha az érték ismert, az indukált feszültséget a (2) egyenlet adja meg, amely általában akkor alkalmazható, ha L=150/F vagy kevesebb, ahol F azelektromágneses hullámfrekvenciaMHz-ben. Ha ezt a határértéket túllépik, a maximális indukált feszültség kiszámítása a következőképpen egyszerűsíthető:

3. Differenciálmódusú térinterferencia: Ez a tápegység és a készülék közötti interferenciára utal.bemeneti és kimeneti tápvezetékszA szerző a NYÁK-tervezés során azt tapasztalta, hogy a tápegység zajához való hozzájárulása minimális, ezért itt elhagyható.
4. Interline interferenciaAz interferencia ezen típusa a távvezetékek közötti interferenciára vonatkozik. Amikor két különböző párhuzamos áramkör között kölcsönös kapacitás (C) és kölcsönös induktivitás (M1-2) van, az interferencia a zavart áramkörben akkor jelentkezik, ha feszültség (VC) és áram (IC) van az interferenciaforrás áramkörében:
   1. A kapacitív impedancián keresztül kapcsolt feszültséget a (4) egyenlet adja meg, ahol RV a párhuzamos impedancia értékét jelöli.közeli ellenállásés atávoli ellenállásazavart áramkör.
   2. Soros ellenállás induktív csatoláson keresztül: Ha közös módusú zaj van az interferenciaforrásban, az interferencia általában mind közös módusban, mind differenciál módban megjelenik.
5. Hálózati csatlakozó: Ez a jelenség akkor fordul elő, amikor a hálózati vezeték interferenciát továbbít más eszközöknek, miután interferenciának volt kitéve.elektromágneses interferencia AC vagy DC áramról áramforrásEz a tápegység zajinterferenciájának közvetett formáját képviseli. nagyfrekvenciás áramkörszFontos megjegyezni, hogy a tápegység zaja nem feltétlenül generálódik magától, hanem külső interferencia indukciójából is adódhat, ami a saját maga által generált zaj szuperponálódásához (sugárzott vagy vezetett) vezethet, ezáltal zavarva más áramköröket vagy eszközöket.

• Ellenintézkedések a tápegység zajinterferenciájának kiküszöbölésére

Figyelembe véve a tápegység zajának interferenciájának fent elemzett különféle megnyilvánulásait és okait, a tápegység zajához vezető körülmények célzottan megzavarhatók, hatékonyan elnyomva az interferenciát. A következő megoldások ajánlottak:

• Figyelem a következőre:Átmenő furatú panels: Átmenő furatok szükségesekmaratásnyíláss atápegység réteg hogy áthaladásukat lehetővé tegyék. Ha a teljesítményréteg nyílása túl nagy, az befolyásolhatja a jelhurkot, arra kényszerítve a jelet, hogy megkerülje a hurkot, és növelje a hurok területét és a zajt. Ha bizonyos jelvezetékek a nyílás közelében koncentrálódnak, és megosztják ezt a hurkot, a közös impedancia áthalláshoz vezethet.
• Elegendő földvezeték a kábelekhez: Minden jelhez saját, dedikált jelhurok szükséges, a jel és a hurok területét a lehető legkisebbre kell tartani, biztosítva a párhuzamos beállítást.
• Tápegység zajszűrőjének elhelyezése: Ez a szűrő hatékonyan elnyomja a tápegység belső zaját, javítva a rendszer teljesítményét.interferencia-gátló és a biztonság. Kétirányú összeköttetést biztosítRF-szűrő, kiszűri a tápvezetékből bejutó zajinterferenciát (megakadályozva más eszközöktől származó interferenciát) és a saját maga által generált zajt (hogy elkerülje a más eszközökkel való interferenciát), valamint a keresztmódusú közös módusú interferenciát.
• Tápellátás-leválasztásTranszformátor: Ez leválasztja a közös módusú földhurkot atápegység hurok vagy jelkábel, hatékonyan elválasztva a magas frekvenciákon keletkező közös módusú hurokáramot.
• Tápellátás szabályozása: Egy tisztább tápegység visszaállítása jelentősen csökkentheti a tápegység zaját.
• Kábelezés: A tápegység bemeneti és kimeneti vezetékeit tartsa távol a dielektromos panel szélétől, hogy elkerülje a sugárzást és más áramkörökkel vagy berendezésekkel való interferenciát.
• Külön analóg és digitális tápegységek: A nagyfrekvenciás eszközök általában nagyon érzékenyek a digitális zajra, ezért a kettőt el kell különíteni és össze kell kötni a tápegység bejáratánál. Ha egy jelnek mind az analóg, mind a digitális tartományon át kell haladnia, akkor egy hurok helyezhető el a jelen keresztül a hurok területének csökkentése érdekében.
• Kerülje a különálló tápegységek átfedését a különböző rétegek között: Próbálja meg eltolni őket, hogy megakadályozza a tápegység zajának könnyű csatolódását a parazita kapacitásokon keresztül.
• Érzékeny alkatrészek elkülönítése: Az olyan alkatrészek, mint a fáziszárt hurkok (PLL-ek), nagyon érzékenyek a tápegység zajára, ezért a lehető legtávolabb kell tartani őket a tápegységtől.
• A tápkábel elhelyezése: A jelvezeték mellett elhelyezett tápvezeték csökkentheti a jelhurkot és a zajszintet.
• Megkerülő útvonal földelése: A tápegység interferenciája és a külső tápegység interferenciája által okozott zaj felhalmozódásának elkerülése érdekében a megkerülő útvonalat az interferencia útvonalon lehet földelni (a sugárzás kivételével), lehetővé téve a zaj megkerülését a föld felé, és elkerülve az interferenciát más eszközökkel és berendezésekkel.

Összefoglalva:A tápegység zaja, akár közvetlenül, akár közvetve a tápegységből származik, zavarja az áramkört. Az áramkörre gyakorolt ​​hatásának elnyomásakor egy általános elvet kell követni: minimalizálni a tápegység zajának az áramkörre gyakorolt ​​hatását, miközben csökkenteni kell a külső tényezők vagy az áramkör tápegységre gyakorolt ​​hatását is, hogy megakadályozzuk a tápegység zajának romlását.