Analyse a Reduktioun vum Stroumversuergungsgeräischer am Héichfrequenz-PCB-Designprozess

An Héichfrequenz-PCBs, Stroumversuergungsrauschen stellt sech als eng bedeitend Form vun Interferenz eraus. Dësen Artikel féiert eng ëmfaassend Analyse vun de Charakteristiken an den Urspronk vum Stroumversuergungsrauschen an Héichfrequenz-PCBs a bitt praktesch an effektiv Léisungen op Basis vun Ingenieursapplikatiounen.

A.Analyse vum Stroumversuergungsgeräischer

Stroumversuergungsgeräischer bezitt sech op de Geräisch, deen vun der Stroumversuergung selwer generéiert oder ënnerbrach gëtt. Dës Stéierung ass a folgenden Aspekter evident:

1. Verdeelt Geräischer, dat duerch deinherent Impedanz vun der Stroumversuergung. An Héichfrequenzschaltungen beaflosst de Rauschen vun der Stroumversuergung däitlech d'Héichfrequenzsignaler. Dofir ass déi initial Ufuerderung e gerausarmeStroumversuergungGrad esou wichteg sinn e proppere Buedem a Stroumversuergung.

An engem ideale Szenario wier d'Stroumversuergungimpedanzfräi, wat zu kee Kaméidi féiert. An der Praxis huet d'Stroumversuergung awer eng gewëssen Impedanz, déi iwwer déi ganz Stroumversuergung verdeelt ass, wat zu enger Iwwerlagerung vu Kaméidi féiert. Dofir sollten Efforte gemaach ginn, fir d'Impedanz vun der Stroumversuergung ze minimiséieren. Et ass besser, eng speziell Stroumversuergung ze hunn. KraaftplananBuedemplangBeim Design vun Héichfrequenzschaltungen ass et am Allgemengen méi effektiv, d'Stroumversuergung a Schichten ze designen anstatt an engem Busformat, fir sécherzestellen, datt d'Schleif konsequent dem Wee mat der geréngster Impedanz follegt. Zousätzlech bitt d'Stroumversuergungsplatine engSignalschleiffir all Signaler, déi op der PCB generéiert an empfaange ginn, wouduerch d'Signalschleef miniméiert an d'Rauschen reduzéiert ginn.

2. Common-Mode-Feldinterferenz: Dës Zort Interferenz bezitt sech op de Kaméidi tëscht der Stroumversuergung an der Äerd. Si entsteet duerch d'Interferenz, déi duerch eng Schleif verursaacht gëtt, déi vum ënnerbrachene Circuit an der Common-Mode-Spannung, déi vun der gemeinsamer Referenzuewerfläch resultéiert, geformt gëtt. D'Gréisst hänkt vun de relative elektreschen a magnesche Felder of, an hir Intensitéit ass relativ niddreg.

An dësem Szenario féiert d'Ofsenkung vum Stroum (Ic) zu enger Common-Mode-Spannung an der Serie.aktuell Schleif, wat den Empfangssektioun beaflosst. Wann denMagnéitfelddominéiert, gëtt d'Gemeinsammodusspannung, déi an der Serien-Äerdschleef generéiert gëtt, duerch d'Formel gegeben:

ΔB an der Formel (1) stellt d'Ännerung vun der Magnéitinduktiounsintensitéit duer, gemooss a Wb/m²²; S bezeechent d'Fläch a m².

Fir engelektromagnetescht Feld, wann den elektrescht Feld Wann de Wäert bekannt ass, gëtt déi induzéiert Spannung duerch d'Equatioun (2) uginn, déi allgemeng uwendbar ass wann L=150/F oder manner ass, woubei F denelektromagnetesch Wellenfrequenza MHz. Wann dës Limit iwwerschratt gëtt, kann d'Berechnung vun der maximaler induzéierter Spannung wéi follegt vereinfacht ginn:

3. Differentialmodusfeldinterferenz: Dëst bezitt sech op d'Interferenz tëscht der Stroumversuergung an demInput- an Output-StroumleitungsAm aktuellen PCB-Design huet den Auteur festgestallt, datt säi Bäitrag zum Geräischer vun der Stroumversuergung minimal ass a dofir hei ewechgelooss ka ginn.
4. Interline-InterferenzDës Zort vun Interferenz bezitt sech op d'Interferenz tëscht Stroumleitungen. Wann et géigesäiteg Kapazitéit (C) a géigesäiteg Induktivitéit (M1-2) tëscht zwou verschiddene parallele Schaltkreesser gëtt, manifestéiert sech d'Interferenz am gestéierte Circuit, wann et Spannung (VC) a Stroum (IC) am Stéierungsquellkrees gëtt:
   1. D'Spannung, déi duerch d'kapazitiv Impedanz gekoppelt ass, gëtt duerch d'Equatioun (4) uginn, wou RV de parallele Wäert vun derWidderstand am noen Ennan denwäiten Endwiderstandvun dergestéierte Circuit.
   2. Serienwidderstand duerch induktiv Kopplung: Wann et Common-Modus-Rauschen an der Stéierungsquell gëtt, trëtt d'Interline-Stéierung normalerweis souwuel am Common-Modus wéi och am Differentialmodus op.
5. StroumleitungskupplungDëst Phänomen trëtt op, wann d'Stroumleitung Stéierungen op aner Apparater iwwerdroe nodeems se engem ... ausgesat war.elektromagnetesch Interferenz vun AC oder DC StroumquellDëst stellt eng indirekt Form vun der Stéierung vum Stroumversuergungsgeräischer duer. HéichfrequenzschaltungsEt ass wichteg ze bemierken, datt de Kaméidi vun der Stroumversuergung net onbedéngt selwer generéiert ka sinn, mä och duerch extern Stéierungen entstinn kann, wat zu enger Iwwerlagerung (ausgestraalt oder geleet) vu Kaméidi féiert, deen vun him selwer generéiert gëtt, an doduerch aner Circuiten oder Apparater stéiert.

• Géigemoossname fir d'Eliminatioun vun der Geräischstéierung vun der Stroumversuergung

Ënner Berécksiichtegung vun de verschiddene Manifestatiounen an Ursaachen vun der Stéierung vum Stroumversuergungsgeräischer, déi uewe analyséiert goufen, kënnen d'Konditiounen, déi zu Stéierungen vum Stroumversuergungsgeräischer féieren, spezifesch ënnerbrach ginn, wouduerch d'Stéierungen effektiv ënnerdréckt ginn. Déi folgend Léisunge gi recommandéiert:

• Opmierksamkeet opDuerchgangslach vum Plateaus: Duerchgängeg Lächer erfuerderenÄtzöffnungs op derStroumversuergungsschicht fir hire Passage z'erméiglechen. Wann d'Ouverture an der Leeschtungsschicht ze grouss ass, kann dat d'Signalschleif beaflossen, wouduerch de Signal gezwongen ass ze ëmgoen an d'Schleiffläch an de Kaméidi ze erhéijen. Wann bestëmmt Signalleitungen no bei der Ouverture konzentréiert sinn an dës Schleif deelen, kann eng gemeinsam Impedanz zu engem Iwwersprang féieren.
• Ausreechend Äerdleitung fir Kabelen: All Signal erfuerdert seng eege Signalschleif, woubäi d'Signal- a Schleiffläch sou kleng wéi méiglech gehale ginn, fir eng parallel Ausriichtung ze garantéieren.
• Plazéierung vum Geräischfilter fir d'Stroumversuergung: Dëse Filter ënnerdréckt effektiv den internen Geräisch vun der Stroumversuergung a verbessert de SystemAnti-Interferenz a Sécherheet. Et déngt als zwee-Weeër-VerbindungRF-Filter, andeems Geräischer, déi vun der Stroumleitung agefouert ginn (Stéierungen vun aneren Apparater verhënnert) a Geräischer, déi vu sech selwer generéiert ginn (fir Stéierungen mat aneren Apparater ze vermeiden), souwéi Cross-Modus Common-Modus-Stéierungen, erausfiltert ginn.
• StroumisolatiounTransformatorDëst isoléiert d'Common-Mode-Grondschleif vumStroumversuergungs-Schleifen- oder Signalkabel, wat effektiv de Common-Mode-Schleifenstroum trennt, deen bei héije Frequenzen generéiert gëtt.
• Stroumreguléierung: D'Restauratioun vun enger méi propperer Stroumversuergung kann de Kaméidi vun der Stroumversuergung däitlech reduzéieren.
• Verkabelung: D'Input- an Output-Leitunge vun der Stroumversuergung solle vum Rand vun der dielektrescher Platin ewech gehale ginn, fir ze vermeiden, datt se Stralung generéieren an aner Circuiten oder Ausrüstung stéieren.
• Separat analog an digital Stroumversuergung: Héichfrequenzgeräter si generell ganz empfindlech op digital Rauschen, dofir sollten déi zwee isoléiert a matenee verbonne ginn um Stroumversuergungsengagement. Wann e Signal souwuel analog wéi och digital Domänen muss iwwerqueren, kann eng Schleif iwwer de Signal placéiert ginn, fir d'Schleiffläch ze reduzéieren.
• Iwwerlappung vun separaten Stroumversuergungen tëscht verschiddene Schichten vermeiden: Versicht, se ze verréckelen, fir ze verhënneren, datt d'Stroumversuergungsgeräischer einfach duerch parasitär Kapazitéit gekoppelt ginn.
• Sensibel Komponenten isoléieren: Komponenten wéi Phasengespärte Schleifen (PLLs) si ganz empfindlech op Rauschen an der Stroumversuergung a sollten esou wäit wéi méiglech vun der Stroumversuergung ewech gehale ginn.
• Plazéierung vum Stroumkabel: D'Plazéierung vun enger Stroumleitung nieft der Signalleitung kann d'Signalschleif reduzéieren an d'Rauschreduktioun erreechen.
• Bypass-Wee-Äerdung: Fir akkumuléierten Geräischer ze vermeiden, déi duerch Stroumversuergungsstéierungen op der Leiterplatte an extern Stroumversuergungsstéierungen verursaacht ginn, kann de Bypass-Wee um Stéierungswee (ausser Stralung) geerdet ginn, sou datt de Geräisch op de Buedem ëmgaange ka ginn an Stéierungen mat aneren Apparater an Ausrüstung vermeit ginn.

Schlussendlech:Stroumversuergungsgeräischer, egal ob direkt oder indirekt vun der Stroumversuergung generéiert ginn, stéieren de Circuit. Wann säin Afloss op de Circuit ënnerdréckt gëtt, soll e generelle Prinzip gefollegt ginn: miniméiert den Impakt vum Stroumversuergungsgeräischer op de Circuit a reduzéiert gläichzäiteg den Afloss vun externen Faktoren oder de Circuit op d'Stroumversuergung, fir eng Verschlechterung vum Stroumversuergungsgeräischer ze verhënneren.