电源本身所固有的所导致的分布噪声。高频电中,电源噪声对高频信号影响较大。因此,首先需要有低噪声的电源。干净的地和干净的电源是同样重要的;共模场干扰。指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电形成的环和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和的相对的强弱来定。
在高频PCB板中,较重要的一类干扰便是电源噪声。通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析,并结合工程应用,提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
1)电源本身所固有的所导致的分布噪声。高频电中,电源噪声对高频信号影响较大。因此,首先需要有低噪声的电源。干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有的,因此其不存在噪声。但是,实际情况下的电源是具有一定的,并且是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在 电源上。所以应该尽可能减小电源的,最好有专门的电源层和接地层。在高频电设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回总可以 沿着最小的径走。此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回,这样可以最小化信号回,从而减小噪声。
2)电源线耦合。是指交流或直流电源线受到电磁干扰后,电源线又将这些干扰传输到其他设备的现象。这是电源噪声间接地对高频电的干扰。需要说明的 是:电源的噪声并不一定是其本身产生的,也可能是干扰感应的噪声,再将此噪声与本身产生的噪声叠加起来(辐射或传导)去干扰其他的电或者器件。
3)共模场干扰。指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电形成的环和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和的相对的强弱来定。
在该通道上,Ic的下降会在的电流回中引起共模电压,影响接收部分。如果占主要地位,在地回中产生的共模电压的值是:
Vcm =2×h×E (3)3)差模场干扰。指电源与输入输出电源线间的干扰。在实际PCB设计中,笔者发现其在电源噪声中所占的比重很小,因此这里可以不作讨论。
4)线间干扰。指电源线间的干扰。在两个不同的并联电之间存在着互电容C和互感M1-2时,如果干扰源电中有电压VC和电流IC,则被干扰电中将出现:
针对以上所分析的电源噪声干扰的不同表现形式及其成因,可以针对性地其发生的条件,就能有效电源噪声的干扰。解决的方法有:
1)注意板上通孔。通孔使得电源层上需要刻蚀开口以留出空间给通孔通过。而如果电源层开口过大,势必影响信号回,信号绕行,回面积增大,噪声加大,同时如果一些信号线都集中在开口附近,共用这一段回,公共将引发串扰。
2)放置电源噪声滤波器。它能有效电源内部的噪声,提高系统的抗干扰性和安全性。并且它是双向射频滤波器,既能滤掉从电源线上引入的噪声干扰(防止其他设备的干扰),又能滤掉自身所产生的噪声(避免干扰其他设备),对串模共模干扰均起作用。
3)电源隔离变压器。将电源环或信号电缆的共模地环分开,它能对高频中所产生的共模环电流进行有效隔离。
6)模拟与数字电源要分开。高频器件一般对数字噪音非常,所以两者要分开,在电源的入口处接在一起。若信号要跨越模拟和数字两部分的话,可以在信号跨越处放置一条回以减小环面积。
9)连接线需要足够多的地线。每一信号需要有自己的专有的信号回,而且信号和回的环面积尽可能小,也就是说信号与回要并行。
11)为了防止电源噪声对电板的干扰以及对电源的干扰而导致的累加噪声,可以在干扰径上(辐射除外)并连一个旁电容接地,这样能将噪声旁到地以避免干扰其他设备和器件。
电源噪声是直接或者间接的从电源中产生出来的,并且对电进行干扰,在它对电的影响的时候,应该遵循一个总的原则,那就是:一方面,要尽可能电源噪声对电的影响,另一方面,也要尽可能减小或者电对电源的影响,以免恶化电源的噪声。
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