მაღალი სიხშირის PCB დიზაინის პროცესში კვების წყაროს ხმაურის ანალიზი და შემცირება

შიგნით მაღალი სიხშირის PCBs-ში, კვების წყაროს ხმაური ჩარევის მნიშვნელოვან ფორმად გამოირჩევა. ეს სტატია ატარებს მაღალი სიხშირის დაბეჭდილი დაფების კვების წყაროს ხმაურის მახასიათებლებისა და წარმოშობის ყოვლისმომცველ ანალიზს და გვთავაზობს პრაქტიკულ და ეფექტურ გადაწყვეტილებებს საინჟინრო გამოყენებაზე დაყრდნობით.

ა.კვების წყაროს ხმაურის ანალიზი

დენის წყაროს ხმაური გულისხმობს თავად დენის წყაროს მიერ გენერირებულ ან შეფერხებულ ხმაურს. ეს ჩარევა აშკარაა შემდეგ ასპექტებში:

1. განაწილებული ხმაური, რომელიც გამოწვეულიათანდაყოლილი წინაღობა დენის წყაროს. მაღალი სიხშირის წრედებში, დენის წყაროს ხმაური მნიშვნელოვნად მოქმედებს მაღალი სიხშირის სიგნალებზე. ამიტომ, საწყისი მოთხოვნა დაბალი ხმაურიაკვების წყაროარანაკლებ მნიშვნელოვანია სუფთა მიწა და ელექტროენერგიის მიწოდება.

იდეალურ შემთხვევაში, კვების წყარო იქნებოდაწინაღობის გარეშე, რაც ხმაურის არარსებობას იწვევს. თუმცა, პრაქტიკაში, კვების წყაროს გარკვეული წინაღობა აქვს, რომელიც მთელ კვების წყაროზეა განაწილებული, რაც ხმაურის გადაფარვას იწვევს. ამიტომ, ძალისხმევა უნდა იქნას გამოყენებული კვების წყაროს წინაღობის მინიმიზაციისთვის. სასურველია, გქონდეთ სპეციალური ელექტრო თვითმფრინავიდამიწისზედა სიბრტყემაღალი სიხშირის წრედის დიზაინში, როგორც წესი, უფრო ეფექტურია კვების წყაროს ფენებად დაპროექტება, ვიდრე ავტობუსის ფორმატში, რაც უზრუნველყოფს, რომ ციკლი მუდმივად მიჰყვება ყველაზე დაბალი წინაღობის მქონე გზას. გარდა ამისა, კვების დაფა უზრუნველყოფსსიგნალის მარყუჟიPCB-ზე გენერირებული და მიღებული ყველა სიგნალისთვის, რითაც მინიმუმამდეა დაყვანილი სიგნალის მარყუჟი და მცირდება ხმაური.

2. საერთო რეჟიმის ველის ჩარევა: ჩარევის ეს ტიპი ეხება ხმაურს კვების წყაროსა და მიწას შორის. ის წარმოიქმნება ჩარევის შედეგად, რომელიც გამოწვეულია გაწყვეტილი წრედის მიერ წარმოქმნილი მარყუჟით და საერთო საცნობარო ზედაპირიდან წარმოქმნილი საერთო რეჟიმის ძაბვით. სიდიდე დამოკიდებულია ფარდობით ელექტრულ და მაგნიტურ ველებზე და მისი ინტენსივობა შედარებით დაბალია.

ამ სცენარში, დენის (Ic) შემცირება იწვევს მიმდევრობაში საერთო რეჟიმის ძაბვასმიმდინარე ციკლი, რომელიც გავლენას ახდენს მიმღებ სექციაზე. თუმაგნიტური ველიჭარბობს, მიმდევრულ დამიწების მარყუჟში გენერირებული საერთო რეჟიმის ძაბვა მოცემულია ფორმულით:

ფორმულაში (1) ΔB წარმოადგენს მაგნიტური ინდუქციის ინტენსივობის ცვლილებას, რომელიც იზომება Wb/m-ში.²; S აღნიშნავს ფართობს მ²-ში².

ერთიელექტრომაგნიტური ველი, როდესაც ელექტრული ველი მნიშვნელობა ცნობილია, ინდუცირებული ძაბვა მოცემულია განტოლებით (2), რომელიც ზოგადად გამოიყენება, როდესაც L=150/F ან ნაკლებია, სადაც F წარმოადგენსელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირეMHz-ში. თუ ეს ზღვარი გადაჭარბებულია, მაქსიმალური ინდუცირებული ძაბვის გამოთვლა შეიძლება გამარტივდეს შემდეგნაირად:

3. დიფერენციალური რეჟიმის ველის ჩარევა: ეს ეხება ჩარევას კვების წყაროსა დაშეყვანის და გამომავალი ელექტროგადამცემი ხაზისფაქტობრივი PCB დიზაინის შემთხვევაში, ავტორმა აღნიშნა, რომ მისი წვლილი კვების წყაროს ხმაურში მინიმალურია და ამიტომ აქ შეიძლება გამოტოვდეს.
4. ხაზებს შორის ჩარევაჩარევის ეს ტიპი ეხება ელექტროგადამცემ ხაზებს შორის ჩარევას. როდესაც ორ სხვადასხვა პარალელურ წრედს შორის არის ურთიერთტევადობა (C) და ურთიერთინდუქცია (M1-2), ჩარევის შედეგად წარმოქმნილი წრედი გამოჩნდება, თუ ჩარევის წყაროს წრედში არის ძაბვა (VC) და დენი (IC):
   1. ტევადობითი წინაღობით დაკავშირებული ძაბვა მოცემულია განტოლებით (4), სადაც RV წარმოადგენს პარალელური მნიშვნელობასახლო ბოლო წინააღმდეგობადაშორეული წინააღმდეგობა-ისჩარევის სქემა.
   2. ინდუქციური შეერთების გზით სერიული წინააღმდეგობა: თუ ინტერფერენციის წყაროში არის საერთო რეჟიმის ხმაური, ხაზთაშორისი ინტერფერენცია ზოგადად ჩნდება როგორც საერთო რეჟიმში, ასევე დიფერენციალურ რეჟიმში.
5. ელექტროგადამცემი ხაზის შეერთებაეს ფენომენი მაშინ ხდება, როდესაც ელექტროგადამცემი ხაზი სხვა მოწყობილობებს გადასცემს ჩარევას მას შემდეგ, რაც ის დაქვემდებარდებაელექტრომაგნიტური ჩარევა ცვლადი ან მუდმივი ცვლადიდან ენერგიის წყაროეს წარმოადგენს კვების წყაროზე ხმაურის ჩარევის არაპირდაპირ ფორმას. მაღალი სიხშირის წრედისმნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ კვების წყაროს ხმაური შესაძლოა არ იყოს აუცილებლად თვითგენერირებული, არამედ შეიძლება გამოწვეული იყოს გარე ჩარევის ინდუქციით, რაც იწვევს თავისით გენერირებული ხმაურის გადაფარვას (გამოსხივებას ან გამტარობას), რითაც ხელს უშლის სხვა წრედების ან მოწყობილობების მუშაობას.

• დენის წყაროს ხმაურის ჩარევის აღმოსაფხვრელად საჭირო ზომები

ზემოთ გაანალიზებული კვების წყაროს ხმაურის ჩარევის სხვადასხვა გამოვლინებისა და მიზეზების გათვალისწინებით, შესაძლებელია კვების წყაროს ხმაურის გამომწვევი პირობების სპეციფიკურად დარღვევა, რაც ეფექტურად ჩაახშობს ჩარევას. რეკომენდებულია შემდეგი გადაწყვეტილებები:

• ყურადღებადაფა ხვრელის გავლითs: გამჭოლი ხვრელები მოითხოვსგრავირების გახსნაs-ზეკვების წყაროს ფენა მათი გავლისთვის. თუ სიმძლავრის ფენის ღიობი ძალიან დიდია, ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს სიგნალის მარყუჟზე, აიძულოს სიგნალი გვერდის ავლით და გაზარდოს მარყუჟის ფართობი და ხმაური. ​​თუ გარკვეული სიგნალის ხაზები კონცენტრირებულია ღიობის მახლობლად და იყენებენ ამ მარყუჟს, საერთო წინაღობამ შეიძლება გამოიწვიოს ჯვარედინი კომუნიკაცია.
• კაბელებისთვის საკმარისი დამიწების მავთული: თითოეულ სიგნალს სჭირდება საკუთარი გამოყოფილი სიგნალის მარყუჟი, სიგნალისა და მარყუჟის ფართობი რაც შეიძლება პატარა იყოს, რაც უზრუნველყოფს პარალელური გასწორებას.
• კვების წყაროს ხმაურის ფილტრის განთავსება: ეს ფილტრი ეფექტურად ახშობს შიდა კვების წყაროს ხმაურს, რაც აძლიერებს სისტემისჩარევის საწინააღმდეგო და უსაფრთხოება. ის ორმხრივიაRF ფილტრი, ელექტროგადამცემი ხაზიდან შემოტანილი ხმაურის ჩარევის და მისი მიერ გენერირებული ხმაურის (სხვა მოწყობილობებთან ჩარევის თავიდან ასაცილებლად), ასევე ჯვარედინი რეჟიმის საერთო რეჟიმის ჩარევის ფილტრაციით.
• დენის იზოლაციატრანსფორმატორიეს იზოლირებს საერთო რეჟიმის დამიწების მარყუჟსკვების წყაროს მარყუჟი ან სიგნალის კაბელი, ეფექტურად გამოყოფს მაღალ სიხშირეებზე გენერირებულ საერთო რეჟიმის მარყუჟის დენს.
• ენერგიის რეგულირება: უფრო სუფთა კვების წყაროს აღდგენამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს კვების წყაროს ხმაური.
• გაყვანილობა: ელექტრომომარაგების შემავალი და გამომავალი ხაზები დიელექტრიკული დაფის კიდიდან მოშორებით უნდა იყოს, რათა თავიდან იქნას აცილებული გამოსხივების გენერირება და სხვა წრედების ან აღჭურვილობის მუშაობაში ჩარევა.
• ცალკე ანალოგური და ციფრული კვების წყაროები: მაღალი სიხშირის მოწყობილობები, როგორც წესი, ძალიან მგრძნობიარეა ციფრული ხმაურის მიმართ, ამიტომ ისინი იზოლირებული და ერთმანეთთან დაკავშირებული უნდა იყოს კვების წყაროს შესასვლელთან. თუ სიგნალს სჭირდება როგორც ანალოგური, ასევე ციფრული დომენების გადაკვეთა, ციკლის ფართობის შესამცირებლად სიგნალზე შეიძლება განთავსდეს მარყუჟი.
• მოერიდეთ სხვადასხვა ფენებს შორის ცალკეული კვების წყაროების გადაფარვას: შეეცადეთ ისინი ეტაპობრივად განალაგოთ, რათა თავიდან აიცილოთ კვების წყაროს ხმაურის ადვილად დაკავშირება პარაზიტული ტევადობის მეშვეობით.
• მგრძნობიარე კომპონენტების იზოლირება: ისეთი კომპონენტები, როგორიცაა ფაზურად ჩაკეტილი მარყუჟები (PLL), ძალიან მგრძნობიარეა კვების წყაროს ხმაურის მიმართ და უნდა იყოს მოთავსებული კვების წყაროდან რაც შეიძლება შორს.
• კვების კაბელის განთავსება: სიგნალის ხაზის გასწვრივ კვების ხაზის განთავსებამ შეიძლება შეამციროს სიგნალის მარყუჟი და მიაღწიოს ხმაურის შემცირებას.
• შემოვლითი გზის დამიწება: მიკროსქემის დაფაზე კვების წყაროს ჩარევით და გარე კვების წყაროს ჩარევით გამოწვეული ხმაურის დაგროვების თავიდან ასაცილებლად, შემოვლითი გზის დამიწება შესაძლებელია ჩარევის გზაზე (გამოსხივების გამოკლებით), რაც საშუალებას იძლევა ხმაურის დამიწებისთვის გვერდის ავლით გვერდის ავლით და სხვა მოწყობილობებთან და აღჭურვილობასთან ჩარევის თავიდან ასაცილებლად.

დასკვნა:კვების წყაროს ხმაური, პირდაპირ თუ ირიბად გენერირებული კვების წყაროდან, ხელს უშლის წრედის მუშაობას. წრედზე მისი გავლენის ჩახშობისას უნდა დაიცვათ ზოგადი პრინციპი: მინიმუმამდე დაიყვანოთ კვების წყაროს ხმაურის გავლენა წრედზე და ამავდროულად შეამციროთ გარე ფაქტორების ან წრედის გავლენა კვების წყაროზე, რათა თავიდან აიცილოთ კვების წყაროს ხმაურის გაუარესება.