Analiza dhe Zbutja e Zhurmës së Furnizimit me Energji në Procesin e Projektimit të PCB-së me Frekuencë të Lartë

Në PCB me frekuencë të lartës, zhurma e furnizimit me energji dallohet si një formë e rëndësishme e ndërhyrjes. Ky artikull kryen një analizë gjithëpërfshirëse të karakteristikave dhe origjinës së zhurmës së furnizimit me energji në PCB-të me frekuencë të lartë dhe ofron zgjidhje praktike dhe efektive bazuar në aplikimet inxhinierike.

A.Analiza e Zhurmës së Furnizimit me Energji

Zhurma e furnizimit me energji i referohet zhurmës së gjeneruar ose të ndërprerë nga vetë furnizimi me energji. Kjo ndërhyrje është e dukshme në aspektet e mëposhtme:

1. Zhurma e shpërndarë që rezulton ngaimpedancë e natyrshme të furnizimit me energji. Në qarqet me frekuencë të lartë, zhurma e furnizimit me energji ndikon ndjeshëm në sinjalet me frekuencë të lartë. Prandaj, kërkesa fillestare është një zhurmë e ulëtfurnizim me energjiPo aq të rëndësishme janë toka e pastër dhe furnizimi me energji elektrike.

Në një skenar ideal, furnizimi me energji do të ishtepa impedancë, duke rezultuar në mungesë të zhurmës. Megjithatë, në praktikë, furnizimi me energji ka një impedancë të caktuar, e cila shpërndahet në të gjithë furnizimin me energji, duke çuar në mbivendosjen e zhurmës. Prandaj, duhen bërë përpjekje për të minimizuar impedancën e furnizimit me energji. Është e preferueshme të keni një aeroplan me motordheplan tokësorNë projektimin e qarqeve me frekuencë të lartë, në përgjithësi është më efektive të projektohet furnizimi me energji në shtresa sesa në formatin e një bus-i, duke siguruar që lak-u të ndjekë vazhdimisht rrugën me impedancën më të vogël. Përveç kësaj, pllaka e energjisë ofron njëlak sinjalipër të gjitha sinjalet e gjeneruara dhe të marra në PCB, duke minimizuar kështu lakun e sinjalit dhe duke zvogëluar zhurmën.

2. Ndërhyrja e Fushës së Modës së Përbashkët: Ky lloj ndërhyrjeje lidhet me zhurmën midis furnizimit me energji dhe tokëzimit. Ajo lind nga ndërhyrja e shkaktuar nga një lak i formuar nga qarku i ndërprerë dhe tensioni i modës së përbashkët që rezulton nga sipërfaqja e referencës së përbashkët. Madhësia varet nga fushat relative elektrike dhe magnetike, dhe intensiteti i saj është relativisht i ulët.

Në këtë skenar, ulja e rrymës (Ic) çon në një tension të modalitetit të përbashkët në sericikli aktual, duke ndikuar në seksionin marrës. Nësefushë magnetikembizotëron, tensioni i modalitetit të përbashkët i gjeneruar në lakun e tokëzimit në seri jepet nga formula:

ΔB në formulën (1) përfaqëson ndryshimin në intensitetin e induksionit magnetik, të matur në Wb/m²; S tregon sipërfaqen në m².

Për njëfushë elektromagnetike, kur fushë elektrike vlera është e njohur, tensioni i induktuar jepet nga Ekuacioni (2), i cili është përgjithësisht i zbatueshëm kur L=150/F ose më pak, ku F përfaqësonfrekuenca e valës elektromagnetikenë MHz. Nëse ky limit tejkalohet, llogaritja e tensionit maksimal të induktuar mund të thjeshtohet si më poshtë:

3. Ndërhyrja e Fushës së Modalitetit Diferencial: Kjo i referohet ndërhyrjes midis furnizimit me energji dhelinjë energjie hyrëse dhe dalësesNë dizajnin aktual të PCB-së, autori vërejti se kontributi i saj në zhurmën e furnizimit me energji është minimal, dhe për këtë arsye mund të lihet jashtë këtu.
4. Ndërhyrje në Linjë të NdërthururKy lloj interference ka të bëjë me interferencën midis linjave të energjisë. Kur ka kapacitet të ndërsjellë (C) dhe induktancë të ndërsjellë (M1-2) midis dy qarqeve të ndryshme paralele, interferenca do të shfaqet në qarkun e interferuar nëse ka tension (VC) dhe rrymë (IC) në qarkun e burimit të interferencës:
   1. Tensioni i lidhur përmes impedancës kapacitive jepet nga Ekuacioni (4), ku RV përfaqëson vlerën paralele tërezistencë afër funditdherezistencë në skajin e largëteqark i ndërhyrë.
   2. Rezistencë serike përmes çiftëzimit induktiv: Nëse ka zhurmë të modës së përbashkët në burimin e ndërhyrjes, ndërhyrja ndërlinjore përgjithësisht shfaqet si në modalitetin e përbashkët ashtu edhe në modalitetin diferencial.
5. Lidhëse Linje EnergjieKy fenomen ndodh kur linja e energjisë transmeton ndërhyrje në pajisje të tjera pasi i nënshtrohetndërhyrje elektromagnetike nga AC ose DC burim energjieKjo përfaqëson një formë indirekte të ndërhyrjes së zhurmës së furnizimit me energji në qark me frekuencë të lartësËshtë e rëndësishme të theksohet se zhurma e furnizimit me energji mund të mos jetë domosdoshmërisht e vetëgjeneruar, por mund të rezultojë edhe nga induksioni i ndërhyrjes së jashtme, duke çuar në mbivendosjen (e rrezatuar ose e përçuar) të zhurmës së gjeneruar nga vetja, duke ndërhyrë kështu me qarqet ose pajisjet e tjera.

• Kundërmasat për të eliminuar ndërhyrjen e zhurmës së furnizimit me energji

Duke marrë parasysh manifestimet dhe shkaqet e ndryshme të ndërhyrjes nga zhurma e furnizimit me energji të analizuara më sipër, kushtet që çojnë në zhurmën e furnizimit me energji mund të ndërpriten në mënyrë specifike, duke e shtypur në mënyrë efektive ndërhyrjen. Rekomandohen zgjidhjet e mëposhtme:

• Vëmendje ndajBordi përmes vrimëss: Vrimat e kalueshme kërkojnëhapje gdhendjejes nështresa e furnizimit me energji për të akomoduar kalimin e tyre. Nëse hapja e shtresës së fuqisë është shumë e madhe, kjo mund të ndikojë në lakun e sinjalit, duke e detyruar sinjalin të anashkalojë dhe duke rritur zonën e lakut dhe zhurmën. Nëse linja të caktuara sinjali janë të përqendruara pranë hapjes dhe e ndajnë këtë lak, impedanca e përbashkët mund të çojë në ndërveprim.
• Tel Tokëzimi i Mjaftueshëm për Kabllot: Çdo sinjal kërkon lakun e vet të dedikuar të sinjalit, me zonën e sinjalit dhe lakut që mbahet sa më e vogël të jetë e mundur, duke siguruar shtrirje paralele.
• Vendosja e Filtrit të Zhurmës së Furnizimit me Energji: Ky filtër shtyp në mënyrë efektive zhurmën e brendshme të furnizimit me energji, duke përmirësuar sisteminanti-ndërhyrje dhe siguri. Shërben si një mënyrë dypalësheFiltri RF, duke filtruar ndërhyrjen e zhurmës së futur nga linja e energjisë (duke parandaluar ndërhyrjen nga pajisjet e tjera) dhe zhurmën e gjeneruar nga vetë ajo (për të shmangur ndërhyrjen me pajisjet e tjera), si dhe ndërhyrjen e modalitetit të përbashkët ndërmodal.
• Izolimi i energjisëTransformatorKjo izolon lakun e tokëzimit me modalitet të përbashkët tëqark furnizimi me energji ose kabllo sinjali, duke ndarë në mënyrë efektive rrymën e lakut në modalitetin e përbashkët të gjeneruar në frekuenca të larta.
• Rregullimi i energjisë: Rivendosja e një furnizimi me energji më të pastër mund të zvogëlojë ndjeshëm zhurmën e furnizimit me energji.
• Lidhja elektrike: Linjat hyrëse dhe dalëse të furnizimit me energji duhet të mbahen larg skajit të pllakës dielektrike për të shmangur gjenerimin e rrezatimit dhe ndërhyrjen në qarqe ose pajisje të tjera.
• Furnizime të ndara analoge dhe dixhitale me energji: Pajisjet me frekuencë të lartë në përgjithësi janë shumë të ndjeshme ndaj zhurmës dixhitale, kështu që të dyja duhet të izolohen dhe të lidhen së bashku në hyrjen e furnizimit me energji. Nëse një sinjal duhet të kalojë si domenet analoge ashtu edhe ato dixhitale, një lak mund të vendoset përgjatë sinjalit për të zvogëluar zonën e lakit.
• Shmangni mbivendosjen e furnizimeve të ndara me energji midis shtresave të ndryshme: Përpiquni t'i ndani ato në mënyrë të shpërndarë për të parandaluar që zhurma e furnizimit me energji të lidhet lehtësisht përmes kapacitetit parazitar.
• Izoloni Komponentët e Ndjeshëm: Komponentët siç janë laqet me bllokim faze (PLL) janë shumë të ndjeshëm ndaj zhurmës së furnizimit me energji dhe duhet të mbahen sa më larg të jetë e mundur nga furnizimi me energji.
• Vendosja e kabllos së energjisë: Vendosja e një linje energjie përgjatë linjës së sinjalit mund të zvogëlojë lakun e sinjalit dhe të arrijë uljen e zhurmës.
• Tokëzimi i Shtegut të Anashkalimit: Për të parandaluar zhurmën e akumuluar të shkaktuar nga ndërhyrja e furnizimit me energji në qarkun elektrik dhe ndërhyrja e furnizimit me energji të jashtëm, shtegu i anashkalimit mund të tokëzohet në shtegun e ndërhyrjes (duke përjashtuar rrezatimin), duke lejuar që zhurma të anashkalohet në tokë dhe duke shmangur ndërhyrjen me pajisje dhe pajisje të tjera.

Si përfundim:Zhurma e furnizimit me energji, pavarësisht nëse gjenerohet drejtpërdrejt apo tërthorazi nga furnizimi me energji, ndërhyn në qark. Kur shtypet ndikimi i saj në qark, duhet të ndiqet një parim i përgjithshëm: minimizoni ndikimin e zhurmës së furnizimit me energji në qark, duke zvogëluar gjithashtu ndikimin e faktorëve të jashtëm ose të qarkut në furnizimin me energji për të parandaluar degradimin e zhurmës së furnizimit me energji.