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PCB技術

PCB技術 - PCB基板設計における高周波PCBの電源雑音

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PCB技術 - PCB基板設計における高周波PCBの電源雑音

PCB基板設計における高周波PCBの電源雑音

2021-10-23
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Author:Downs

抄録:本論文では,2000年におけるパワーノイズ干渉の諸形態と原因を系統的に分析した高周波PCB基板, と数式導出, エンジニアリング経験と組み合わせる, 対応策, そして、抑制に続くべきである一般原則をまとめます. 電源ノイズ. 高周波PCB基板, より重要な干渉は電源ノイズである.


特徴と原因の系統的解析に基づいて 高周波PCBボードパワー ノイズエンジニアリングアプリケーションと組み合わせる, 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て.


電源ノイズ解析電源ノイズは、電源自体によって発生するノイズまたは干渉によって妨害されるノイズを指す。干渉は,電源自体の固有インピーダンスに起因する分布雑音である。高周波回路では、電源ノイズが高周波信号に大きな影響を与える。このため、まず低雑音電源が必要となる。


きれいな地面は、きれいな電気と同じくらい重要です。理想的には、電源はインピーダンスを持たないので、ノイズはない。しかし、実際には、電源はある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。したがって、電源のインピーダンスを最小限に抑える必要があり、特殊な電源層と接地層を用いることが好ましい。

pcb board

高周波回路設計, 層設計の形態の電源は、通常、バス設計の形態よりも優れている, したがって、回路は常に最小インピーダンスの経路をたどる.

加えて、パワーボードはまた、PCB上の全ての生成信号及び受信信号に対して信号ループを提供し、これにより信号ループを最小化し、ノイズを低減する。2)コモンモードフィールド干渉。

電源と接地の間のノイズを指します。これは、干渉回路と共通基準面で形成されるループに起因するコモンモード電圧干渉による電源のためである。その値は、設定される電界と磁界の相対強度に依存する。このチャネルでは、ICの縮小により、直列電流ループにおいてコモンモード電圧が発生し、受信部に影響を与える。

磁界が主位置を占めている場合、直列ループで発生するコモンモード電圧は以下の通りである。

式(1)中の○○は磁気誘導強度Wb/m 2の変化であるSは領域とM 2です。

電磁界の場合、電界値が既知であるとき、誘導電圧は

式(2)は通常L=150/F以下であり、fはMHzの電磁周波数に使用される。

pcb設計者の経験は,この限界を超えると,最大誘導電圧の計算を減らすことができ,3)微分モード場干渉が可能である。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、電源ノイズの割合が非常に小さいことが分かりました。4)線間干渉。電力線間の干渉を指す。

2つの異なる並列回路間に相互キャパシタンスCと相互インダクタンスM 1−2がある場合、干渉源回路に電圧Vcと電流Icがあると、干渉回路が現れる。

静電容量インピーダンス結合の電圧は

タイプ(4)RVは近端抵抗と干渉回路の遠端抵抗の並列値である。誘導結合による直列抵抗器

干渉源にコモンモードノイズがある場合、ライン間干渉は通常、2つの形態のコモンモードおよび差動モードを表す。5)電力線結合。ACまたはDC電源コードが電磁干渉を受けるという現象に言及し、電源コードはこれらの干渉を他のデバイスに送信する。これは高周波回路に間接的に干渉する電源ノイズである。

なお、電源のノイズは必ずしも単独で発生するものではなく、外部の干渉センシングのノイズであってもよく、それ以外の回路や装置と干渉するためにノイズが発生している。

電源ノイズ干渉を除去するための対策は、電源ノイズの干渉の原因や原因が異なることを目標とし、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です。

1)板の貫通孔に注意を払う。スルーホールは、スペースをスルーホールを通過させるためにパワーレイヤー上のオープニングをエッチングすることを必要とする。

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、信号がバイパスされ、ループ面積が増加し、ノイズが増加する。いくつかの信号線が開口の近くに集中している場合、回路のこの部分を共有し、共通インピーダンスがクロストークを引き起こす。

2)ケーブルは十分な接地線を必要とする。

各信号は独自の信号ループを持つ必要があります。ループの信号およびループ領域は、信号がループに平行であることを意味する。

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。これは、電力線によって導入されたノイズ干渉(他の機器からの干渉を防止する)をフィルタリングするだけでなく、自身が発生するノイズ(他の機器との干渉を避ける)をフィルタアウトすることができる双方向無線周波数フィルタであり、シリアルモードのコモンモード干渉を抑制することができる。

4)電力絶縁変圧器。電力回路または信号ケーブルのコモンモード接地ループは分離され、高周波によって生成された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、放射を発生させ、他の回路またはデバイスと干渉することは容易である。

7)別のアナログ及びディジタル電源。高周波機器は通常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、電源入口で接続されなければなりません。信号がアナログおよびデジタル部分にまたがるならば、ループはループ領域を減らすためにシグナルに置かれることができます。

8 )異なる層間で重なる別個の電源を避けてください。

それを可能な限りずらし、そうでなければ電源ノイズが過去の寄生容量を通して容易に結合される。

9)隔離敏感PCBコンポーネント.