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高頻PCB設計中出現的干擾分析及對策

2016年06月18日10:52 百能網

PCB板的設計中,隨著頻率的迅速提高,將出現與低頻 PCB板設計所不同的諸多干擾,并且,隨著頻率的提高和PCB板的小型化和低成本化之間的矛盾日益突出,這些干擾越來越多也越來越復雜。在實際的研究中,我們歸納起來主要有四方面的干擾存在:電源噪聲、傳輸線干擾、耦合、電磁干擾(EMI)。本文通過分析高頻PCB的各種干擾問題,結合工作中實踐,提出了有效的解決方案。

1、電源噪聲

高頻電路中,電源所帶有的噪聲對高頻信號影響尤為明顯。因此,首先要求電源是低噪聲的。在這里,干凈的地和干凈的電源同樣重要,為什么呢?電源特性如圖1所示。很明顯,電源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整個電源上的,因此,噪聲也會疊加在電源上。那么我們就應該盡可能地減小電源的阻抗,所以最好要有專有的電源層和接地層。在高頻電路設計中,電源以層的形式設計,在大多數情況下都比以總線的形式設計要好得多,這樣回路總可以沿著阻抗最小的路徑走。此外電源板還得為PCB上所有產生和接受的信號提供一個信號回路,這樣可以最小化信號回路,從而減小噪聲,這點常常為低頻電路設計人員所忽視。

圖1電源特性

PCB設計中消除電源噪聲的方法有如下幾種。

(1)注意板上通孔:通孔使得電源層上需要刻蝕開口以留出空間給通孔通過。而如果電源層開口過大,勢必影響信號回路,信號被迫繞開,回路面積增大,噪聲加大。同時如果一些信號線都集中在開口附近,共用這一段回路,公共阻抗將引發串擾。如圖2所示。

圖2旁路信號回路的公共路徑

(2)連接線需要足夠多的地線:每一信號需要有自己的專有的信號回路,而且信號和回路的環路面積盡可能小,也就是說信號與回路要并行。

(3)模擬與數字電源的電源要分開:高頻器件一般對數字噪音非常敏感,所以兩者要分開,在電源的入口處接在一起,若信號要跨越模擬和數字兩部分的話,可以在信號跨越處放置一條回路以減小環路面積。用于信號回路的數模間的跨越如圖3 所示。

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