PCB Блог - Решения по шуму источника питания при проектировании высокочастотных печатных плат

В высокочастотной печатных плат наиболее важным типом помех является шум источника питания. Путем систематического анализа характеристик и причин шума источника питания на высокочастотных печатных платах и их сочетания с инженерными приложениями предлагаются очень эффективные и простые решения.

Шум источника питания относится к шуму, создаваемому самим источником питания или вызванному помехами. Его вмешательство проявляется в следующих аспектах:

1) Распределенный шум вызван внутренним сопротивлением самого источника питания. В высокочастотных цепях шум источника питания оказывает большее влияние на высокочастотные сигналы. Поэтому в первую очередь требуется источник питания с низким уровнем шума. Чистая земля и чистая энергия одинаково важны. В идеале источник питания не имеет импеданса, поэтому шума нет. Однако фактический источник питания имеет определенный импеданс, и импеданс распределяется по всему источнику питания, поэтому шум также будет накладываться на источник питания. Поэтому импеданс источника питания должен быть максимально снижен, и существуют специальные слои источника питания и слои заземления. При проектировании высокочастотных цепей обычно лучше проектировать источник питания в виде слоя, чем в виде шины, чтобы петля всегда могла следовать пути импеданса. Кроме того, силовая плата должна обеспечивать сигнальный контур для всех сигналов, генерируемых и принимаемых на печатной плате, что может уменьшить шум сигнального контура.

2) Помехи синфазного поля. Это относится к шуму между источником питания и землей. Это помехи, вызванные источником питания, вызванным петлей, образованной цепью с помехами, и синфазным напряжением, вызванным общей опорной плоскостью. Его значение зависит от относительной связи между электрическим полем и магнитным полем. Сильный или слабый. На этом канале падение Ic вызывает синфазное напряжение в последовательно включенной токовой петле, воздействующее на приемную секцию. Если преобладает магнитное поле, значение синфазного напряжения, развиваемого в последовательном контуре заземления, составляет:

3) Полевые помехи дифференциального режима. Относится к помехам между источником питания и входными и выходными линиями питания. В фактическом дизайне печатной платы автор обнаружил, что его доля в шуме источника питания очень мала, поэтому здесь это не может обсуждаться.

4) Муфта линии электропередач. Это относится к явлению, когда после того, как линия электропередачи переменного или постоянного тока подвергается электромагнитным помехам, линия электропередачи передает помехи другим устройствам. Это опосредованное воздействие шума источника питания на высокочастотные цепи. Следует отметить, что шум источника питания не обязательно генерируется сам по себе, но также может быть шумом, вызванным внешними помехами, а затем накладывать этот шум на шум, создаваемый им самим (излучение или проводимость), чтобы мешать другим цепям. или устройств.

Меры по устранению шумовых помех источника питания

В соответствии с различными проявлениями и причинами шумовых помех источника питания, проанализированных выше, можно определить условия, при которых они возникают, и можно эффективно подавить помехи шума источника питания. Решения:

1) Обратите внимание на сквозные отверстия на плате. Переходные отверстия требуют протравленных отверстий в слое источника питания, чтобы освободить место для проходных отверстий. Если открытие силового слоя слишком велико, это неизбежно повлияет на сигнальный контур, сигнал будет вынужден обходить его, площадь контура увеличится, а шум возрастет. В то же время, если некоторые сигнальные линии сосредоточены вблизи отверстия и разделяют этот участок шлейфа, общий импеданс будет вызывать перекрестные помехи.

2) Соединительный провод нуждается в достаточном количестве заземляющих проводов. Для каждого сигнала должна быть своя выделенная петля сигнала, а площадь петли сигнала и петли должна быть как можно меньше, то есть сигнал и петля должны быть параллельны.

3) Установите фильтр помех блока питания. Он может эффективно подавлять шум внутри источника питания и улучшать защиту от помех и безопасность системы. И это двусторонний радиочастотный фильтр, который может не только отфильтровывать шумовые помехи, вносимые из линии электропередачи (для предотвращения помех от других устройств), но также отфильтровывать шум, создаваемый им самим (чтобы не мешать другим устройствам). устройств) и мешают последовательному режиму и общему режиму. оба заторможены.

4) Силовой изолирующий трансформатор. Разделение силовых контуров или синфазных контуров заземления сигнальных кабелей может эффективно изолировать синфазные контурные токи, генерируемые на высоких частотах.

5) Регулятор мощности. Восстановление более чистого источника питания может значительно снизить уровень шума источника питания.

6) Электропроводка. Входные и выходные линии блока питания не должны располагаться на краю диэлектрической платы, иначе легко возникнет излучение и создаст помехи другим цепям или устройствам.

7) Аналоговые и цифровые источники питания должны быть разделены. Высокочастотные устройства, как правило, очень чувствительны к цифровому шуму, поэтому их следует разделить и соединить вместе на входе источника питания. Если сигнал должен охватывать аналоговую и цифровую части, петля может быть размещена там, где сигнал пересекается, чтобы уменьшить площадь петли. Рисунок 4.

8) Избегайте перекрытия отдельных источников питания между разными слоями. Постарайтесь расположить их в шахматном порядке, иначе помехи от источника питания могут легко проникнуть через паразитную емкость.

9) Изолируйте чувствительные компоненты. Некоторые компоненты, такие как контуры фазовой автоподстройки частоты (PLL), очень чувствительны к шуму источника питания, и их следует размещать как можно дальше от источника питания.

10) Разместите шнур питания. Чтобы уменьшить сигнальные петли, шумоподавление может быть достигнуто путем размещения линий электропередач рядом с сигнальными линиями.

11) Чтобы предотвратить помехи источника питания на печатной плате и накопленный шум, вызванный внешними помехами источнику питания, параллельно на пути помех (кроме излучения) к земле может быть подключен шунтирующий конденсатор. чтобы шум можно было отвести на землю, чтобы не мешать другому оборудованию и устройствам.

Шум источника питания прямо или косвенно создается источником питания и влияет на схему. При подавлении его влияния на схему следует придерживаться общего принципа, а именно: с одной стороны, необходимо максимально предотвратить помехи источника питания. С другой стороны, влияние схемы также должно минимизировать влияние внешнего мира или схемы на источник питания, чтобы не ухудшать шум источника питания на печатных плат.