高频PCB设计过程中的电源噪声分析及对策

time : 2021-04-13 09:30       作者:凡亿pcb

在高频PCB?板中,更重要的一类干扰是电源噪声。笔者对高频电源的噪声特性和PCB板进行了系统的分析,结合工程应用,提出了一些非常有效和简单的解决方案。

电源噪声分析

电源噪声由自生成或由噪声干扰引起。它干扰以下几个方面:

1)阻抗引起的功率固有噪声的分布。高频电路,电源噪声对高频信号影响较大。因此,第一电源需要具有低噪声。清洁土地和清洁能源同样重要。电源功能如图1所示。

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从图1中可以看出,电源不是理想情况下的阻抗,噪声,因此它不存在。但是,实际的功率情况是一定的阻抗和功率分布的阻抗,因此,噪声会叠加在电源上。因此,应该可以降低电源的阻抗,最好是使用专用电源和接地层。在高频电路设计中,电源设计层的形式一般要比总线设计的形式要好,这样电路总能沿着阻力最小的路径走。此外,电源??电路??具有产生和接收PCB的所有信号的信号这样可以使信号电路最小化,从而降低噪声。

2)共模场干扰。指电源和接地噪声,是由于共模电压引起的干扰引起的共同参考表面环路和电源电路是由干扰形成的,这取决于电场和磁场的相对值要有力量。图2。

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在通道上,向下Ic共模电压将在串联电路中产生电流,即冲击接收部分。如果磁场占主导地位,则串联电路中产生的共模电压值为:

 

所述??(1)??ΔB式是磁感应的变化量,韦伯/平方米;?S是面积,m2。

如果是电磁场,则知道电场的值,感应电压是多少

 

(2)一般适用于L = 150 / F或更小,F是波频率MHz。

作者的经验是:如果超过此限制,最大感应电压计算可简化为:

 

3)差模场干扰。指输入和输出电源线之间的电源和干扰。在实际的??PCB设计中??,我发现其在电源噪声中的份额比例很小,因此这里不再讨论。

4)线间干扰。指电源线之间的干扰。两者之间有一个不同互感的并联电路和电容器C M1-2,如果干扰源电路电压VC和电流IC,电路中出现的干扰是:

一个。通过电容耦合阻抗电压

 

(4)公式是电阻器电路的干扰RV值和并联电阻器的远端的近端。

湾?通过串联电阻器感应耦合

 

如果干扰源在共模噪声中,一般表现为电缆共模和差模两种形式之间的干扰。

5)电力线耦合。指交流或直流电源线受电磁干扰,电源线干扰这些现象依次传输到其他设备。这是高频噪声干扰间接电路的功率。需要注意的是:噪声功率不一定是由自身产生的,它可能是外界干扰引起的噪声,那么这种噪声与噪声叠加起来(辐射或传导)就会干扰其他电路或器件。

消除电源噪声干扰的措施

不同表现的电源噪声及其原因可以针对上述分析破坏其发生的条件,可以有效抑制干扰电源噪声。解决方案是:

1)注意板子通孔。因此电源层通孔蚀刻开口需要腾出空间穿过孔。而如果开口过大的电源平面,势必会影响信号电路,信号被迫绕过环路面积增加,噪声增大,但如果一些信号线集中在开口附近,分享这段时间在环路中,公共阻抗会导致串扰。参见图3。

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2)连接线需要足够的接地。每个信号都需要自己专有的信号电路,并且信号和环路的环路面积尽可能小,这意味着信号要与电路并联。

3)放置电源噪声滤波器。它可以有效抑制内部电源噪声抗扰度,提高系统安全性。而且它是一个双向射频滤波器,既滤除了电源线引入的噪声(防止与其他设备的干扰),可以滤除自身产生的噪声(避免与其他设备干扰),常见 – 模式干扰串联模式具有抑制作用。

4)电源隔离变压器。将电源线环路或共模信号接地环路分别插在有效隔离产生的高频共模环路电流上。

5)电源调节器。恢复更清洁的电源,在很大程度上减小了电源噪声的大小。

6)布线。布边缘的电源输入输出线应避免介质板,否则容易产生辐射,干扰其他电路或器件。

7)分离模拟和数字电源。高频设备通常对数字噪声非常敏感,因此两者应与入口处的电源分开。如果信号穿过模拟和数字两部分,则可以在信号处放置一个环路以减少环路面积。图4。

 

8)分开避免不同功率级别之间的重叠。尽量错开,否则很容易通过过去的寄生电容提供噪声耦合。

9)隔离敏感组件。某些元件,如锁相环(PLL)对电源噪声非常敏感,因此它们应尽可能远离电源。

10)放置电源线。为了减少信号电路,可以将电源线放在信号线的一侧,以降低噪声,如图5所示。

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11)为了防止电路板上噪声电源噪声的积累和电源引起的外部干扰,可以(辐射的干扰路径除外)和旁路电容接地,因此噪声可以被旁路接地以避免干扰其他设备和设备。

结论

电源噪声是直接或间接从电源产生的,而电路干扰在抑制电路上的影响,则应遵循一般原则,即:一方面,防止可能的电源噪声对电源的影响另一方面,我们必须尽量减少外部电源或电路的影响,以避免噪声功率的恶化。