उच्च-फ्रिक्वेंसी पीसीबी डिझाइन प्रक्रियेत वीज पुरवठ्यातील आवाजाचे विश्लेषण आणि शमन
मध्ये उच्च-फ्रिक्वेन्सी पीसीबीs मध्ये, वीज पुरवठ्यातील आवाज हा हस्तक्षेपाचा एक महत्त्वाचा प्रकार म्हणून ओळखला जातो. हा लेख उच्च-फ्रिक्वेन्सी पीसीबीमध्ये वीज पुरवठ्यातील आवाजाची वैशिष्ट्ये आणि उत्पत्ती यांचे व्यापक विश्लेषण करतो आणि अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांवर आधारित व्यावहारिक आणि प्रभावी उपाय देतो.
अ.वीज पुरवठ्याच्या आवाजाचे विश्लेषण
वीज पुरवठ्यातील आवाज म्हणजे वीज पुरवठ्यामुळे निर्माण होणारा किंवा व्यत्यय येणारा आवाज. हा हस्तक्षेप खालील बाबींमध्ये स्पष्टपणे दिसून येतो:
- परिणामी वितरित आवाजअंतर्निहित प्रतिबाधा वीज पुरवठ्याचे प्रमाण. उच्च-फ्रिक्वेन्सी सर्किट्समध्ये, वीज पुरवठ्याचा आवाज उच्च-फ्रिक्वेन्सी सिग्नलवर लक्षणीय परिणाम करतो. म्हणून, सुरुवातीची आवश्यकता कमी-आवाजाची असतेवीजपुरवठास्वच्छ जमीन आणि वीजपुरवठा हे तितकेच महत्त्वाचे आहेत.
आदर्श परिस्थितीत, वीजपुरवठा असेलप्रतिबाधा-मुक्त, ज्यामुळे आवाज येत नाही. तथापि, प्रत्यक्षात, वीज पुरवठ्यामध्ये एक विशिष्ट प्रतिबाधा असते, जी संपूर्ण वीज पुरवठ्यामध्ये वितरित केली जाते, ज्यामुळे आवाजाचे अधिरोपण होते. म्हणून, वीज पुरवठ्यातील प्रतिबाधा कमी करण्यासाठी प्रयत्न केले पाहिजेत. समर्पित असणे श्रेयस्कर आहे पॉवर प्लेनआणिजमिनीवरून खाली उतरणे. उच्च-फ्रिक्वेन्सी सर्किट डिझाइनमध्ये, बस फॉरमॅटऐवजी थरांमध्ये वीज पुरवठा डिझाइन करणे सामान्यतः अधिक प्रभावी असते, जेणेकरून लूप कमीत कमी प्रतिबाधा असलेल्या मार्गाचे अनुसरण करेल याची खात्री होईल. याव्यतिरिक्त, पॉवर बोर्ड प्रदान करतोसिग्नल लूपपीसीबीवर निर्माण होणाऱ्या आणि प्राप्त होणाऱ्या सर्व सिग्नलसाठी, ज्यामुळे सिग्नल लूप कमी होतो आणि आवाज कमी होतो.
- कॉमन मोड फील्ड इंटरफेरन्स: या प्रकारचा इंटरफेरन्स वीजपुरवठा आणि जमिनीमधील आवाजाशी संबंधित आहे. तो विस्कळीत सर्किटमुळे तयार झालेल्या लूपमुळे आणि कॉमन रेफरन्स पृष्ठभागावरून निर्माण होणाऱ्या कॉमन मोड व्होल्टेजमुळे होणाऱ्या इंटरफेरन्समुळे उद्भवतो. परिमाण सापेक्ष विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांवर अवलंबून असते आणि त्याची तीव्रता तुलनेने कमी असते.
या परिस्थितीत, विद्युत प्रवाह (Ic) कमी झाल्यामुळे मालिकेत सामान्य-मोड व्होल्टेज येतो.करंट लूप, प्राप्त करणाऱ्या विभागावर परिणाम करत आहे. जरचुंबकीय क्षेत्रजेव्हा वर्चस्व असते तेव्हा, सिरीज ग्राउंड लूपमध्ये निर्माण होणारा सामान्य मोड व्होल्टेज सूत्राद्वारे दिला जातो:
सूत्र (1) मधील ΔB हे चुंबकीय प्रेरण तीव्रतेतील बदल दर्शवते, जे Wb/m मध्ये मोजले जाते.२; S हा m मध्ये क्षेत्रफळ दर्शवितो.२.
एका साठीविद्युत चुंबकीय क्षेत्र, जेव्हा विद्युत क्षेत्र मूल्य ज्ञात असल्यास, प्रेरित व्होल्टेज समीकरण (2) द्वारे दिले जाते, जे सामान्यतः L=150/F किंवा त्यापेक्षा कमी असताना लागू होते, ज्यामध्ये Fविद्युत चुंबकीय तरंग वारंवारताMHz मध्ये. जर ही मर्यादा ओलांडली गेली, तर कमाल प्रेरित व्होल्टेजची गणना खालीलप्रमाणे सरलीकृत केली जाऊ शकते:
- डिफरेंशियल मोड फील्ड इंटरफेरन्स: हे पॉवर सप्लाय आणि मधील इंटरफेरन्सला सूचित करतेइनपुट आणि आउटपुट पॉवर लाइनएस. प्रत्यक्ष पीसीबी डिझाइनमध्ये, लेखकाने असे निरीक्षण केले की वीज पुरवठ्याच्या आवाजात त्याचा वाटा कमी आहे, आणि म्हणूनच येथे वगळता येईल.
- इंटरलाइन हस्तक्षेप: या प्रकारचा हस्तक्षेप पॉवर लाईन्समधील हस्तक्षेपाशी संबंधित आहे. जेव्हा दोन वेगवेगळ्या समांतर सर्किट्समध्ये म्युच्युअल कॅपेसिटन्स (C) आणि म्युच्युअल इंडक्टन्स (M1-2) असते, तेव्हा इंटरफेरन्स सोर्स सर्किटमध्ये व्होल्टेज (VC) आणि करंट (IC) असल्यास इंटरफेरन्स इंटरफेरड सर्किटमध्ये प्रकट होईल:
- कॅपेसिटिव्ह इम्पेडन्सद्वारे जोडलेला व्होल्टेज समीकरण (4) द्वारे दिला जातो, जिथे RV चे समांतर मूल्य दर्शवतेजवळचा प्रतिकारआणि तेदूरगामी प्रतिकारच्याअडथळा निर्माण झालेला सर्किट.
- प्रेरक जोडणीद्वारे मालिका प्रतिकार: जर हस्तक्षेप स्रोतामध्ये सामान्य मोड आवाज असेल, तर इंटरलाइन हस्तक्षेप सामान्यतः सामान्य मोड आणि भिन्न मोड दोन्हीमध्ये दिसून येतो.
- पॉवर लाईन कपलिंग: ही घटना तेव्हा घडते जेव्हा वीज वाहिनी इतर उपकरणांना हस्तक्षेप प्रसारित करते जेव्हाइलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप एसी किंवा डीसी वरून उर्जा स्त्रोतहे वीज पुरवठ्यातील ध्वनी हस्तक्षेपाचे अप्रत्यक्ष स्वरूप दर्शवते उच्च-फ्रिक्वेन्सी सर्किटएस. हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे की वीज पुरवठ्यातील आवाज स्वतःहून निर्माण होत नसतो, परंतु तो बाह्य हस्तक्षेप प्रेरणेमुळे देखील होऊ शकतो, ज्यामुळे स्वतःहून निर्माण होणाऱ्या आवाजाचे सुपरइम्पोझिशन (विकिरणित किंवा चालित) होते, ज्यामुळे इतर सर्किट्स किंवा उपकरणांमध्ये व्यत्यय येतो.
- वीज पुरवठ्यातील ध्वनी व्यत्यय दूर करण्यासाठी उपाययोजना
वर विश्लेषण केलेल्या वीज पुरवठ्यातील ध्वनी व्यत्ययाच्या विविध प्रकटीकरणे आणि कारणे लक्षात घेता, वीज पुरवठ्यातील ध्वनी व्यत्ययास कारणीभूत असलेल्या परिस्थिती विशेषतः विस्कळीत होऊ शकतात, ज्यामुळे हस्तक्षेप प्रभावीपणे दाबला जाऊ शकतो. खालील उपायांची शिफारस केली जाते:
- लक्ष द्याबोर्ड थ्रू होलs: छिद्रांमधून जाणे आवश्यक आहेएचिंग ओपनिंगवरवीज पुरवठा थर त्यांच्या मार्गाला सामावून घेण्यासाठी. जर पॉवर लेयर ओपनिंग खूप मोठे असेल, तर ते सिग्नल लूपवर परिणाम करू शकते, ज्यामुळे सिग्नल बायपास होण्यास भाग पाडले जाऊ शकते आणि लूप क्षेत्र आणि आवाज वाढू शकतो. जर काही सिग्नल लाईन्स ओपनिंगजवळ केंद्रित असतील आणि या लूपला सामायिक करतील, तर सामान्य प्रतिबाधा क्रॉसस्टॉक होऊ शकते.
- केबल्ससाठी पुरेसा ग्राउंड वायर: प्रत्येक सिग्नलला स्वतःचा समर्पित सिग्नल लूप आवश्यक असतो, सिग्नल आणि लूप क्षेत्र शक्य तितके लहान ठेवले जाते, जेणेकरून समांतर संरेखन सुनिश्चित होईल.
- पॉवर सप्लाय नॉइज फिल्टरची नियुक्ती: हे फिल्टर अंतर्गत पॉवर सप्लाय नॉइज प्रभावीपणे दाबते, ज्यामुळे सिस्टम वाढतेहस्तक्षेप-विरोधी आणि सुरक्षितता. हे दुतर्फा मार्ग म्हणून काम करतेआरएफ फिल्टर, पॉवर लाईनमधून येणारा आवाज हस्तक्षेप (इतर उपकरणांमधून होणारा हस्तक्षेप रोखणे) आणि स्वतः निर्माण होणारा आवाज (इतर उपकरणांमध्ये होणारा हस्तक्षेप टाळण्यासाठी), तसेच क्रॉस-मोड कॉमन मोड हस्तक्षेप फिल्टर करणे.
- पॉवर आयसोलेशनट्रान्सफॉर्मर: हे चे कॉमन-मोड ग्राउंड लूप वेगळे करतेवीज पुरवठा लूप किंवा सिग्नल केबल, उच्च फ्रिक्वेन्सीवर निर्माण होणारा कॉमन-मोड लूप करंट प्रभावीपणे वेगळे करणे.
- वीज नियमन: स्वच्छ वीज पुरवठा पुनर्संचयित केल्याने वीज पुरवठ्यातील आवाज लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकतो.
- वायरिंग: रेडिएशन निर्माण होऊ नये आणि इतर सर्किट्स किंवा उपकरणांमध्ये व्यत्यय येऊ नये म्हणून वीज पुरवठ्याच्या इनपुट आणि आउटपुट लाईन्स डायलेक्ट्रिक बोर्डच्या काठापासून दूर ठेवाव्यात.
- अॅनालॉग आणि डिजिटल पॉवर सप्लाय वेगळे करा: उच्च-फ्रिक्वेन्सी उपकरणे सामान्यतः डिजिटल आवाजासाठी खूप संवेदनशील असतात, म्हणून दोन्ही पॉवर सप्लाय प्रवेशद्वारावर वेगळे करून एकत्र जोडली पाहिजेत. जर सिग्नलला अॅनालॉग आणि डिजिटल दोन्ही डोमेन ओलांडण्याची आवश्यकता असेल, तर लूप क्षेत्र कमी करण्यासाठी सिग्नलवर एक लूप ठेवता येतो.
- वेगवेगळ्या थरांमध्ये वेगवेगळे वीजपुरवठा ओव्हरलॅप करणे टाळा: परजीवी कॅपेसिटन्सद्वारे वीज पुरवठ्याचा आवाज सहजपणे जोडला जाऊ नये म्हणून त्यांना वेगळे करण्याचा प्रयत्न करा.
- संवेदनशील घटक वेगळे करा: फेज-लॉक्ड लूप्स (PLLs) सारखे घटक वीज पुरवठ्याच्या आवाजासाठी अत्यंत संवेदनशील असतात आणि त्यांना वीज पुरवठ्यापासून शक्य तितके दूर ठेवले पाहिजे.
- पॉवर कॉर्डची स्थापना: सिग्नल लाईनच्या बाजूला पॉवर लाईन ठेवल्याने सिग्नल लूप कमी होऊ शकतो आणि आवाज कमी होऊ शकतो.
- बायपास पाथ ग्राउंडिंग: सर्किट बोर्डवरील पॉवर सप्लाय व्यत्यय आणि बाह्य पॉवर सप्लाय व्यत्यय यामुळे होणारा संचित आवाज टाळण्यासाठी, बायपास पाथ इंटरफेरन्स मार्गावर (रेडिएशन वगळता) ग्राउंड केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे आवाज जमिनीवर बायपास करता येतो आणि इतर उपकरणे आणि उपकरणांमध्ये व्यत्यय टाळता येतो.
शेवटी:वीज पुरवठ्यातून प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे निर्माण होणारा वीज पुरवठ्याचा आवाज सर्किटमध्ये व्यत्यय आणतो. सर्किटवरील त्याचा प्रभाव दाबताना, एक सामान्य तत्व पाळले पाहिजे: वीज पुरवठ्याच्या आवाजाचा सर्किटवरील प्रभाव कमी करा आणि त्याचबरोबर बाह्य घटकांचा किंवा सर्किटचा वीज पुरवठ्यावरील प्रभाव कमी करा जेणेकरून वीज पुरवठ्याच्या आवाजाचे ऱ्हास रोखता येईल.
