網(wǎng)友分享:如何降低電路板的噪聲?
發(fā)布時(shí)間:2015-07-17 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路板的時(shí)候,電路原理設(shè)計(jì)的很好,甚至說很優(yōu)秀,但是,在調(diào)試過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的噪聲,電路板不能達(dá)到預(yù)期目的,有時(shí)更甚者,不得不重新lay板子。那么怎樣才能降低電路板的噪聲呢?我們來分析一下。
一塊性能良好的板子,我們電子工程師一眼就能看出其大致分布(前提是知道這塊板子什么功能),這就是我們常說的功能模塊分離原則。功能模塊,就是有一些電子元器件組合起來,完成某種功能的電路集合。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,我們需要將這些電子元件靠近,減小電子元件之間的布線長(zhǎng)度以便增加電路模塊的作用。其實(shí)這也不難理解,我們常見的開發(fā)板或者手機(jī)都是這么做,特別是手機(jī),如果你將手機(jī)拆開后,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)各個(gè)模塊之間分離的很明顯,并且各個(gè)模塊都用法拉第電籠進(jìn)行屏蔽。
上圖是一個(gè)開發(fā)板的PCB,從布局中可以看出各個(gè)接口電路分離很明確,SDRAM和DDR以及SD卡接口電路等走線不會(huì)造成相互的干擾。通過將系統(tǒng)的模塊分區(qū),有助于信號(hào)完整性,防止系統(tǒng)模塊之間的高頻干擾,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定。
其次,還要注意當(dāng)一個(gè)PCB電路板上有模擬和數(shù)字電路時(shí),需要將二者分開,如果非要扣一個(gè)帽子,那就有寂靜區(qū)。所謂的寂靜區(qū),就是將模擬電路和數(shù)字電路或者各個(gè)功能模塊之間進(jìn)行物理隔離的區(qū)域。這樣一來,就可以防止別的模塊對(duì)該模塊的干擾。在上面說的手機(jī)電路板中,寂靜區(qū)很明顯。注意,寂靜區(qū)和電路板的地是不連接的。
在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,不是每個(gè)PCB板子都是有足夠的空間讓我們來做寂靜區(qū),那么,在空間不允許的時(shí)候,我們?cè)撊绾芜M(jìn)行設(shè)計(jì)呢?
A、 使用變壓器或者信號(hào)隔離元件進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們常用CMOS或者晶體三極管等元件構(gòu)成的電路分離就是該意義。
B、 信號(hào)進(jìn)入模塊之前通過濾波電路。這種方法是預(yù)防ESD的常用方法,將它放在這里,也是考慮到這種方法能起到消除噪聲(ESD,高頻高壓噪聲)的作用。
C、 使用共模電感進(jìn)行信號(hào)的保護(hù)。如果不知道共模電感的作用,在原理圖中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)只是兩個(gè)線圈,并沒有什么作用。其實(shí)不然,這對(duì)于信號(hào)的穩(wěn)定和噪聲干擾的消除有著重要的作用。這也從另外一方面揭露出電子工程師是需要長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉才能成長(zhǎng)。
與電路板設(shè)計(jì)寂靜區(qū)相近的一種方法是護(hù)溝技術(shù)。這種技術(shù)是將寂靜區(qū)的分割銅皮去掉,形成一個(gè)裸露電路板材料的技術(shù)。而橋的概念也由此引申出來:將各個(gè)分個(gè)區(qū)連接在一起的電源,地和信號(hào)走線稱為橋。護(hù)溝技術(shù)具備抗峰值電壓的沖擊和經(jīng)典放電保護(hù)的承受能力,在一定程度上起到了降低電路板噪聲的作用。在電路板設(shè)計(jì)中,與隔離區(qū)無關(guān)的布線通過護(hù)溝時(shí),都會(huì)產(chǎn)生RF環(huán)路電流,反而更加影響電路板的性能,這點(diǎn)需要注意。
現(xiàn)在,很多模擬到數(shù)字或者數(shù)字到模擬的元件在元件內(nèi)部已經(jīng)將兩部分的地連接到了一起,典型的就是ADC和DAC器件,這些器件進(jìn)行分割,要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考地,如果數(shù)字信號(hào)電流無法有效的回到源頭,就會(huì)引起噪聲產(chǎn)生EMI,在原理圖繪制時(shí)我們發(fā)現(xiàn)有AGND和DGND的管腳,就是一個(gè)性能優(yōu)越的器件,會(huì)減小我們的設(shè)計(jì)難度。
總的來說,將電路按照模塊進(jìn)行分區(qū),分區(qū)之間設(shè)置明顯的寂靜區(qū)都是為了把電源和地對(duì)信號(hào)的影響減低到最小,使電路板的噪聲降低到最低。
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