Анализа и ублажување на шумот во напојувањето во процесот на дизајнирање на високофреквентни печатени плочки
Во високофреквентна ПХБs, шумот од напојувањето се издвојува како значајна форма на пречки. Оваа статија спроведува сеопфатна анализа на карактеристиките и потеклото на шумот од напојувањето кај високофреквентните ПХБ и нуди практични и ефикасни решенија базирани на инженерски апликации.
А.Анализа на шумот во напојувањето
Бучавата од напојувањето се однесува на бучавата генерирана или нарушена од самото напојување. Оваа интерференција е очигледна во следниве аспекти:
- Дистрибуирана бучава што произлегува одвродена импеданса на напојувањето. Во високофреквентните кола, бучавата од напојувањето значително влијае на високофреквентните сигнали. Затоа, почетниот услов е низок шумнапојувањеПодеднакво важни се и чистата земја и напојувањето со електрична енергија.
Во идеален случај, напојувањето би билобез импеданса, што резултира со отсуство на шум. Меѓутоа, во пракса, напојувањето поседува одредена импеданса, која е распределена низ целото напојување, што доведува до преклопување на шум. Затоа, треба да се вложат напори за минимизирање на импедансата на напојувањето. Пожелно е да се има наменски електричен авионирамнина на земјатаВо дизајнот на високофреквентни кола, генерално е поефикасно да се дизајнира напојувањето во слоеви отколку во формат на магистрала, осигурувајќи дека јамката постојано ја следи патеката со најмала импеданса. Дополнително, напојувачката плоча обезбедувасигнална јамказа сите сигнали генерирани и примени на печатената плочка, со што се минимизира сигналната јамка и се намалува шумот.
- Интерференција на полето во заеднички режим: Овој тип на интерференција се однесува на шумот помеѓу напојувањето и земјата. Таа произлегува од интерференцијата предизвикана од јамка формирана од нарушеното коло и напонот во заеднички режим што произлегува од заедничката референтна површина. Големината зависи од релативните електрични и магнетни полиња, а нејзиниот интензитет е релативно низок.
Во овој сценарио, намалувањето на струјата (Ic) води до напон во заеднички режим во серискиоттековна јамка, што влијае на приемниот дел. Акомагнетно полепреовладува, напонот во заеднички режим генериран во сериската заземјувачка јамка е даден со формулата:
ΔB во формулата (1) претставува промена на интензитетот на магнетната индукција, мерена во Wb/m2; S означува површина во m2.
Заелектромагнетно поле, кога електрично поле вредноста е позната, индуцираниот напон е даден со равенката (2), која е генерално применлива кога L=150/F или помалку, при што F го претставувафреквенција на електромагнетни брановиво MHz. Доколку оваа граница е надмината, пресметката на максималниот индуциран напон може да се поедностави на следниов начин:
- Интерференција на полето во диференцијален режим: Ова се однесува на интерференцијата помеѓу напојувањето ивлезна и излезна линија за напојувањесВо вистинскиот дизајн на печатената плочка, авторот забележал дека неговиот придонес кон шумот во напојувањето е минимален и затоа може да се изостави овде.
- Интерференција меѓу линииОвој тип на пречки се однесува на пречките помеѓу далноводите. Кога постои меѓусебна капацитивност (C) и меѓусебна индуктивност (M1-2) помеѓу две различни паралелни кола, пречките ќе се манифестираат во пречките во колото ако има напон (VC) и струја (IC) во колото на изворот на пречки:
- Напонот поврзан преку капацитивната импеданса е даден со равенката (4), каде што RV претставува паралелна вредност наотпор близу до крајотиотпор на далечинаодпречки во колото.
- Сериски отпор преку индуктивно спојување: Ако има шум од заеднички режим во изворот на интерференција, меѓулиниската интерференција генерално се појавува и во заедничкиот режим и во диференцијалниот режим.
- Спојка за електрична линијаОвој феномен се јавува кога напојувачката линија пренесува пречки до други уреди откако ќе биде изложена наелектромагнетни пречки од AC или DC извор на енергијаОва претставува индиректна форма на пречки од бучава во напојувањето високофреквентно колосВажно е да се напомене дека бучавата од напојувањето не мора нужно да биде самогенерирана, туку може да биде резултат и на индукција на надворешни пречки, што доведува до преклопување (зрачено или спроведено) на бучава генерирана од самата себе, со што се меша со други кола или уреди.
- Контрамерки за елиминирање на пречките од бучавата во напојувањето
Имајќи ги предвид различните манифестации и причини за пречки во бучавата од напојувањето, анализирани погоре, условите што доведуваат до бучава од напојувањето можат да бидат специфично нарушени, со што ефикасно ќе се потисне пречката. Се препорачуваат следниве решенија:
- Внимание наОдбор низ дупкаs: Дупките низ нив бараатотвор за гравирањеs наслој за напојување за да се приспособи нивниот премин. Ако отворот на енергетскиот слој е преголем, тоа може да влијае на сигналната јамка, принудувајќи го сигналот да заобиколи и зголемувајќи ја површината на јамката и шумот. Ако одредени сигнални линии се концентрирани во близина на отворот и ја делат оваа јамка, заедничката импеданса може да доведе до преслушување.
- Доволно заземјувачка жица за кабли: Секој сигнал бара своја наменска сигнална јамка, при што површината на сигналот и јамката се одржува што е можно помала, со што се обезбедува паралелно усогласување.
- Поставување на филтерот за шум од напојувањето: Овој филтер ефикасно го потиснува внатрешниот шум од напојувањето, подобрувајќи го системотанти-мешање и безбедност. Служи како двонасочнаRF филтер, филтрирање на пречките од бучава внесени од далноводот (спречување на пречки од други уреди) и шумот генериран од самиот себе (за да се избегне пречки со други уреди), како и пречките од вкрстениот режим на заеднички режим.
- Изолација на електрична енергијаТрансформаторОва ја изолира заземјувачката јамка со заеднички режим најамка за напојување или сигнален кабел, ефикасно одвојувајќи ја струјата во заеднички режим на јамка генерирана на високи фреквенции.
- Регулација на напојувањето: Воспоставувањето на почисто напојување може значително да го намали шумот од напојувањето.
- Каблирање: Влезните и излезните линии на напојувањето треба да се држат подалеку од работ на диелектричната плоча за да се избегне генерирање зрачење и мешање со други кола или опрема.
- Одделни аналогни и дигитални напојувања: Уредите со висока фреквенција генерално се многу чувствителни на дигитален шум, па затоа двата треба да бидат изолирани и поврзани заедно на влезот на напојувањето. Ако сигналот треба да ги премине и аналогните и дигиталните домени, може да се постави јамка преку сигналот за да се намали површината на јамката.
- Избегнувајте преклопување на одделни напојувања помеѓу различните слоеви: Обидете се да ги распоредите распоредени за да спречите лесно поврзување на шумот од напојувањата преку паразитски капацитивност.
- Изолирајте ги чувствителните компоненти: Компонентите како што се фазно-заклучените јамки (PLL) се многу чувствителни на шум од напојувањето и треба да се чуваат што е можно подалеку од напојувањето.
- Поставување на кабелот за напојување: Поставувањето на кабел за напојување покрај сигналната линија може да ја намали сигналната јамка и да постигне намалување на шумот.
- Заземјување на бајпас патеката: За да се спречи акумулирана бучава предизвикана од пречки во напојувањето на печатената плоча и пречки од надворешно напојување, бајпас патеката може да се заземји на патеката на пречки (без зрачење), овозможувајќи бучавата да се заобиколи до заземјувањето и избегнувајќи пречки со други уреди и опрема.
Како заклучок:Бучавата од напојувањето, без разлика дали е генерирана директно или индиректно од напојувањето, се меша во работата на колото. При потиснување на неговото влијание врз колото, треба да се следи општ принцип: минимизирање на влијанието на бучавата од напојувањето врз колото, а истовремено намалување на влијанието на надворешните фактори или колото врз напојувањето за да се спречи деградација на бучавата од напојувањето.
