При проектировании печатной платы даже хорошо разработанная схема может создавать шумы во время тестирования, что приводит к снижению производительности или даже необходимости переделки платы. Ниже приведены эффективные стратегии для уменьшения шума на печатной плате.
Разделение функциональных модулей
Высокопроизводительная плата часто имеет четкую компоновку функциональных модулей. Функциональный модуль — это совокупность схем и компонентов, направленных на выполнение определенной функции. Для снижения шума:
- Группируйте компоненты по функциям: Размещайте взаимосвязанные компоненты близко друг к другу, чтобы минимизировать длину проводников.
- Используйте клетки Фарадея для экранирования: Разделяйте и экранируйте чувствительные модули, как это делается в устройствах, таких как мобильные телефоны. Экранированные модули помогают поддерживать целостность сигнала и предотвращают высокочастотные помехи.
Разделение аналоговых и цифровых цепей
Когда аналоговые и цифровые цепи находятся на одной печатной плате, их необходимо физически разделить, чтобы предотвратить взаимные помехи.
- Проектирование «тихой зоны»: Выделяйте «тихие зоны» между аналоговыми, цифровыми или другими модулями для их изоляции. Тихие зоны не подключены к общему заземлению платы. Однако если пространство ограничено:
- Используйте трансформаторы или изолирующие компоненты (например, CMOS или кристаллические транзисторы) для изоляции сигналов.
- Используйте фильтрующие цепи для устранения шума перед попаданием сигнала в модуль, что также помогает в защите от электростатического разряда (ESD).
- Дроссели общего режима стабилизируют сигналы и уменьшают помехи, особенно высокочастотные шумы.
Технология траншеевой защиты
Технология траншеевой защиты предполагает удаление медной фольги в изоляционных зонах для обнажения материала печатной платы, формируя вокруг модулей «траншею». Этот метод:
- Обеспечивает устойчивость к воздействию пикового напряжения и помогает при защите от разряда, снижая шум на печатной плате.
- Вводит концепцию «моста», где линии питания, земли и сигнала соединяют каждую секцию. Мосты ограничивают петли тока ВЧ, которые ухудшают производительность платы.
Работа с AGND и DGND в устройствах АЦП и ЦАП
Многие аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) устройства имеют внутренние соединения между аналоговым и цифровым заземлением (AGND и DGND). Эти устройства должны иметь:
- Отдельное опорное заземление для предотвращения неправильного возврата цифрового тока, что снижает шум и электромагнитные помехи.
- Сегментацию для минимизации помех в цепях заземления.
Резюме
Разделите схемы на модули с зонами молчания между ними, чтобы снизить уровень шума питания и заземления, минимизируя помехи и шум на печатной плате.
