电源噪声的分析

发表于 2023-12-17 19:20

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。

发表于 2023-12-17 19:20

1）电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。高频电路中，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阻抗的，因此其不存在噪声。但是，实际情况下的电源是具有一定阻抗的，并且阻抗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阻抗，最好有专门的电源层和接地层。在高频电路设计中，电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。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路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声。

发表于 2023-12-17 19:20

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路的干扰。需要说明的是：电源的噪声并不一定是其本身产生的，也可能是外界干扰感应的噪声，再将此噪声与本身产生的噪声叠加起来（辐射或传导）去干扰其他的电路或者器件。

发表于 2023-12-17 19:20

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路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。

发表于 2023-12-17 19:21

4）线间干扰。指电源线间的干扰。在两个不同的并联电路之间存在着互电容C和互感M1-2时，如果干扰源电路中有电压VC和电流IC，则被干扰电路中将出现

发表于 2023-12-17 19:21

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，势必影响信号回路，信号被迫绕行，回路面积增大，噪声加大，同时如果一些信号线都集中在开口附近，共用这一段回路，公共阻抗将引发串扰。

发表于 2023-12-17 19:22

2）放置电源噪声滤波器。它能有效抑制电源内部的噪声，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抑制作用。

发表于 2023-12-17 19:22

3）电源隔离变压器。将电源环路或信号电缆的共模地环路分开，它能对高频中所产生的共模环路电流进行有效隔离。

发表于 2023-12-17 19:22

4）电源稳压器。重获一个更干净的电源，能很大程度地降低电源噪声大小。

发表于 2023-12-17 19:22

5）布线。电源的输入输出线应避免布在介质板的边缘，否则容易产生辐射，干扰其他电路或设备。

发表于 2023-12-17 19:22

6）模拟与数字电源要分开。高频器件一般对数字噪音非常敏感，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路以减小环路面积。

发表于 2023-12-17 19:22

7）避免分开的电源在不同层间重叠。尽量将其错开，否则电源噪声很容易通过寄生电容耦合过去。

发表于 2023-12-17 19:23

8）隔离敏感元件。有些元件如锁相环（PLL）对电源噪声非常敏感，应让它们离电源尽可能的远。

发表于 2023-12-17 19:23

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路，而且信号和回路的环路面积尽可能小，也就是说信号与回路要并行。

发表于 2023-12-17 19:23

10）放置电源线。为了减小信号回路，可通过放置电源线在信号线边上来实现减小噪声。

发表于 2023-12-17 19:23

11）为了防止电源噪声对电路板的干扰以及外界对电源的干扰而导致的累加噪声，可以在干扰路径上（辐射除外）并连一个旁路电容接地，这样能将噪声旁路到地以避免干扰其他设备和器件。

[PCB] 电源噪声的分析

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