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高周波PCB設計における電源雑音の解決策について
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高周波PCB設計における電源雑音の解決策について

高周波PCB設計における電源雑音の解決策について

2022-06-09
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Author:ipcb

高周波で PCBボード干渉の最も重要なタイプは電源ノイズである。高周波電源雑音の特性と原因の系統的解析は必要だ。そしてそれらをエンジニアリングアプリケーションと組み合わせること、いくつかの非常に効果的でシンプルなソリューションが提案される。


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電源ノイズは、電源自体によって発生するか、または外乱によって引き起こされるノイズを指す。干渉は次のような局面で現れる。

1)分散ノイズは電源自体の固有インピーダンスに起因する。高周波回路では、電源ノイズが高周波信号に与える影響が大きい。このため、まず低ノイズの電源が必要となる。きれいな地面ときれいな力は等しく重要だ。

理想的には、電源はインピーダンスを持たないので、ノイズがない。しかし、実際の電源は一定のインピーダンスを有し、インピーダンスは電源全体に分配されるので、ノイズも電源に重畳される。このため、電源のインピーダンスを極力少なくする必要があり、特殊な電源層と接地層とがある。高周波回路設計においては、一般的に、バスの形態よりも層の形で電源を設計するのが一般的であり、ループは常にインピーダンスの経路に追従できる。さらに、パワーボードは、PCB上で生成され、受信されたすべての信号に対して信号ループを提供しなければならず、これは信号ループのノイズを低減することができる。

2)コモンモードフィールド干渉。電源とグランドとの間のノイズを指す。干渉回路により形成されたループによる電源と共通基準面によるコモンモード電圧による干渉である。その値は電場と磁場の相対的な関係に依存する。強いか弱い。

このチャネルでは、IC内のドロップは、直列接続された電流ループにおいてコモンモード電圧を引き起こし、受信部に影響を与える。磁場が支配的であるならば、シリーズグランドループで開発されるコモンモード電圧の値は以下の通りだ。

3)微分モードフィールド干渉。電源と入出力電力線との間の干渉を指す。実際のpcb設計では,電源雑音の割合が非常に小さいことが分かったので、ここでは議論できない。

4)電力線結合。ACまたはDC電力線が電磁干渉を受けた後に、電力線は他の装置に干渉を送信するという現象を指す。これは高周波回路への電源ノイズの間接的な干渉である。なお、電源のノイズは、必ずしも単独で発生するのではなく、外部の干渉によって引き起こされるノイズであってもよく、その後、このノイズを他の回路または装置と干渉するために自身(放射または伝導)によって発生するノイズと重畳させる。


電源ノイズ干渉除去対策

以上のように解析された電源ノイズの干渉の原因や原因によって、その発生条件を目標とすることができ、電源ノイズの干渉を効果的に抑制することができる。解決策は次のとおりだ。

1)板の貫通孔に注意を払う。ビアは、ビアを通過させるための電源層のエッチング開口を必要とする。パワー層の開口が大きすぎると、信号ループに必然的に影響を与え、信号は迂回させられ、ループ領域が増加し、ノイズが増加する。同時に、いくつかの信号線が開口部の近くに集中し、ループのこの部分を共有する場合、共通インピーダンスはクロストークを引き起こす。

2)接続ワイヤは十分な接地線を必要とする。それぞれの信号は専用の信号ループを必要とし、信号とループのループ面積はできるだけ小さくなければならない。すなわち、信号とループは並列でなければならない。

3)電源ノイズフィルタを設置する。これは効果的に電源内のノイズを抑制し、システムの干渉と安全性を向上させることができます。そして、それは双方向のラジオ周波数フィルタである。そして、それは電源ライン(他のデバイスの干渉を予防するために)から導かれるノイズ干渉をフィルタリングすることができないだけでなく、また、それ自体により生成されるノイズ(他のデバイスと干渉するのを避けるために)をフィルタリングして、直列モードおよびコモンモードを妨げる。両者は抑制した。

4)電力絶縁変圧器。信号ケーブルのパワーループまたはコモンモードグランドループを分離することにより、高周波数で発生するコモンモードループ電流を効果的に分離することができる。

5)パワーレギュレータ。よりクリーンな電源を取り戻すことは、電源のノイズレベルを大いに減らすことができる。

6)配線。電源の入出力ラインは、誘電体ボードの端部に配置されるべきではない。そうでなければ、放射は容易に発生し、他の回路またはデバイスと干渉する。

7)アナログ・ディジタル電源を分離する。高周波デバイスは一般にデジタルノイズに非常に敏感であるので、2つは分離されて、電源の入口で一緒に接続されなければならない。信号がアナログおよびデジタル部分にまたがる場合、ループがループ領域を減少させるために交差する場所に配置することができる。図4。

8 )異なる層間で重複する電源供給を避ける。そうでなければ、電源ノイズを容易に寄生キャパシタンスに結合することができる。

9)高感度成分を分離する。位相ロックループ(PLL)のようないくつかの構成要素は、電源ノイズに対して非常に敏感であり、可能な限り電源から遠く離れている必要がある。

10)電源コードを置く。信号ループを減らすために、信号線の隣に電力線を配置することによって、ノイズ低減を達成することができる。

11)回路基板への電源ノイズの干渉や電源への外部干渉によるノイズの発生を防止するために、バイパスパスを干渉経路(放射線以外)と平行にグランドに接続することができ、他の機器や装置と干渉しないようにノイズを接地することができる。


電源ノイズは、電源から直接または間接的に生成され、回路200に干渉する。回路への影響を抑制するとき、一般原則は続く、片手で電源ノイズをできるだけ防ぐことが必要である。PCBボード


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