PCB板与IC封装的电源噪声_电源_噪声

文章目录 [+]

一．什么是电源噪声

电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声，是电磁滋扰的一种，其传导噪声的频谱大致为：10kHz-30MHz，最高可达150MHz。

PCB板与IC封装的电源噪声_电源_噪声 PCB板与IC封装的电源噪声_电源_噪声智能

芯片的外部电源引脚供应给内部成千上万个晶体管一个公共的供电节点，因此内部晶体管状态的转换一定引起电源噪声在芯片内部的通报；除了对芯片本身事情状态产生影响外，电源噪声还会对其他方面性能产生影响：电源噪声会影响晶振、锁相环 (PLL、DLL等)的抖动特性；A/D 转换电路中的电源噪声可能淹没幅度很小的仿照旗子暗记。
在实际的工程设计中，问题如果是由于电源系统产生的，电路调试将非常困难，因此最好在电路设计之初就遵照某种成熟的设计方法，使电源系统更加稳健。

（图片来自网络侵删）

二．电源噪声的来源

1)稳压电源芯片本身的输出并不是恒定的，会有一定的纹波。
这是由稳压芯片自身决定的，一旦选好了稳压电源芯片，对这部分噪声我们只能接管，无法掌握。
稳压电源大体分为线性电源和开关电源两种。
线性电源常日具有很好的输出纹波特性，电源本身输出噪声低，供电稳定，但是常日输出功率不大，转换效率低。
开关电源可以输出很大的电流，转换效率高，但是常日输出纹波较大，不适宜对电源非常敏感的仿照电路供电。
下图为开关电源输出真个颠簸，频率较低且有规律的颠簸为纹波，尖峰部分为噪声。

图源：知乎

2)负载瞬态电流在电源路径和地路径上产生的压降。
PCB板上任何电气路径都不可避免地会存在阻抗，不论是完全的电源平面还是电源引线。
对付多层板，常日供应一个完全的电源平面和地平面，稳压电源输出首先接入电源平面，供电电流流经电源平面、过孔、封装引线、片内电源网络进入到负载芯片供电节点。
地路径和电源路径类似，只不过电流路径变成了地平面。
负载瞬态电流是不断变革的，具有互换特性，供电路径由于存在电感和电容等寄生参数，表现出一定的互换阻抗。
完全平面的阻抗很低，但确实存在，如果平面上打了很多过孔，会进一步增加平面的阻抗。
如果不该用平面而利用引线，那么路径上的阻抗会更高。
瞬态电流流经供电路径一定产生压降，因此负载的电压会随着瞬态电流的变革而颠簸，这便是阻抗产生的电源噪声。
在电源路径表现为负载芯片供电节点处的IR Drop，在地路径表现为芯片上GND节点处的电位和参考地电位不同。

3)旗子暗记通过过孔换层也会引起电源噪声，旗子暗记穿过电源平面和地平面时，返回路径在平面间转换，返回电流利过平面间的耦合才能由一个平面转移到另一个平面。
只管电源平面和地平面之间可能有去耦电容元件，但是电容只能让返回电流的低频部分通过，无法为高频部分供应回流路径。
高频返回电流利过平面间的耦合通过换层所在区域，局部区域就像一个小电容充放电，引起局部电源噪声，这个噪声会在电源平面和地平面构成的腔体中传播。

三．如何办理电源噪声问题

1)把稳板上通孔。
通孔使得电源层上须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，势必影响旗子暗记回路，旗子暗记被迫绕行，回路面积增大，噪声加大，同时如果一些旗子暗记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。

2)放置电源噪声滤波器。
它能有效抑制电源内部的噪声，提高系统的抗滋扰性和安全性。
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滋扰（防止其他设备的滋扰），又能滤掉自身所产生的噪声（避免滋扰其他设备）。

3)电源隔离变压器。
将电源环路或旗子暗记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。

4)电源稳压器。
重获一个更干净的电源，能很大程度地降落电源噪声大小。

5)布线。
电源的输入输出线应避免布在介质板的边缘，否则随意马虎产生辐射，滋扰其他电路或设备。

6)仿照与数字电源要分开。
高频器件一样平常对数字噪音非常敏感，以是两者要分开，在电源的入口处接在一起。
若旗子暗记要超过仿照和数字两部分的话，可以在旗子暗记超过处放置一条回路以减小环路面积。

7)避免分开的电源在不同层间重叠。
只管即便将其错开，否则电源噪声很随意马虎通过寄生电容耦合过去。

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

9)连接线须要足够多的地线。
旗子暗记须要有自己的专有的旗子暗记回路，而且旗子暗记和回路的环路面积尽可能小，也便是说旗子暗记与回路要并行。

10)放置电源线。
为了减小旗子暗记回路，可通过放置电源线在旗子暗记线边上来减小噪声。

11)为了防止电源噪声对电路板的滋扰以及外界对电源的滋扰而导致的累加噪声，可以在滋扰路径上（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滋扰其他设备和器件。