如何减少地面噪音

time : 2021-05-14 09:30       作者:凡亿pcb


PCB的功能取决于许多不同的因素,包括物理布局,所使用的材料以及随时间推移对组件造成的压力。PCB组件之间的电气干扰(也称为接地噪声)在PCB操作期间可能会产生各种不良后果。这些问题包括信号完整性损失,意外的热变化和组件故障。因此,降低接地噪声是PCB设计人员的首要考虑。继续阅读有关如何减少地面噪声的深入讨论。

什么是地面噪声?

地面噪声有很多名称,包括电干扰和串扰。PCB中的电路需要一定量的电流和电压才能正常工作。这意味着每个电路必须具有适当的功率量,并且必须将功率路由到正确的位置。如果电路之间意外连接,可能会导致电源以意外方式在电路之间泄漏,从而导致接地噪声。 

分析地面噪声

分析接地噪声(尤其是在高速PCB中)对确保PCB正常工作至关重要。尽管具有许多电路的复杂PCB更容易产生接地噪声,但如果设计不正确,即使是简单的电路布局也会产生噪声。PCB设计软件为设计人员提供了一个具体的衡量指标,即使用噪声系数可以衡量PCB产生多少接地噪声。噪声数据表明有多少地面噪声来自不同的来源,例如走线之间的无意连接或热噪声。 

PCB的布局和能量需求通常意味着不同的PCB具有不同的接地噪声源。例如,长走线很可能会意外连接,而大功率PCB则很可能会出现热问题。将地面噪声降低到零在功能上是不可能的,因为总会有一些来自预期来源的噪声,但是可以将其最小化。

学习如何减少地面噪声的重要性

设计具有最小接地噪声的PCB可以确保其电路的信号完整性保持可靠。信号完整性的损失会引起PCB的多种问题,从短路到辐射发射。这些问题彼此叠加,形成级联效应,随着时间的推移会增加地面噪声。当用户向PCB施加电流时,两个电路之间的距离越近,它们之间产生串扰的可能性就越大。简单的几何图形通常可以解决类似的串扰问题。

尽管降低接地噪声只是确保PCB高性能的一部分,但降低噪声是避免讨厌的运行时问题(如电路板故障)的有效方法。性能问题还可能表现为数字网络中的响应时间较慢,数据丢失或功耗峰值。

仔细选择PCB材料以减少接地噪声

不同的材料具有不同的电导率,因此使用不同的材料组合是减少地面噪声的一种方法。当计划减少接地噪声的最佳方法时,必须注意,PCB中有两种对接地噪声影响最大的关键材料类型:放置元件的基板和用于导电走线的金属。 

结构良好的PCB应具有坚固的绝缘体和高导电性的走线。PCB中最常见的基板和走线组合是环氧玻璃和铜。由于玻璃环氧树脂是绝缘体,因此可以很好地将电流保持在一般应用中应在铜走线之内的位置。

但是,高速和高频PCB是一个挑战,因为它们自然会产生大量的接地噪声。这不是材料的错;承受大量电流的PCB设计甚至会使最坚固的绝缘体和导体承受应力。与其他PCB相比,材料的结构通常需要不同。 

涉及单端微带的新模型允许铜走线以低于正常阻抗的方式工作,从而增加了导电率并总体上降低了接地噪声。高导电性的铜走线可立即减少多种类型的接地噪声和串扰,从而在高应力情况下提高信号完整性和可靠性。