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南京PCB設計技巧及測試特性

time : 2021-03-04 14:48       作者:凡億pcb

南京PCB設計電源噪聲
電路應用中的常見干擾源來自電源,這種干擾信號通常通過有源器件的電源引腳引入。例如,中A/D轉換器輸出的時序圖如所示。A/D轉換器的采樣速度是40ksps,進行了4096次采樣。
在此例中,儀表放大器、參考電壓源和A/D轉換器上沒有加旁路電容。另外,電路的輸入都是以一個低噪聲、2.5V的直流電壓源作為基準。
對電路的深入研究表明,時序圖上看到的噪聲源來自于開關電源。電路中添加了旁路電容和扼流環。電源上加了一個10mF的電容,并且在盡可能靠近有源元件的電源引腳旁放置了三個0.1mF的電容。在產生的新時序圖上可以看到,產生了穩定的直流輸出,柱狀圖可驗證這一點。數據顯示,電路的這些更改消除了來自電路信號路徑的噪聲源。
南京PCB設計造成干擾的外部時鐘
其它系統噪聲源可能來自時鐘源或電路中的數字開關。如果這種噪聲與轉換過程有關,它不會作為轉換過程中的干擾出現。但是,如果這種噪聲與轉換過程無關,采用FFT(快速傅立葉變換)分析,可以很容易發現這種噪聲。
耦合到模擬走線的數字噪聲有時被誤解為寬帶噪聲。FFT圖可以很容易識別這種所謂“噪聲”的頻率,因此可識別出噪聲源。
放大器輕微過激勵,會使信號產生失真。通過這種轉換的FFT圖,可以很快發現信號的失真。
南京PCB設計
時鐘信號干擾的示例可參見圖4所示的FFT圖。此圖使用了圖1所示的電路,并添加了旁路電容。在FFT圖中看到的激勵,由電路板上的19.84MHz時鐘信號產生。在此例中,布線時幾乎沒有考慮走線之間的耦合作用,在FFT圖中可以看到忽略此細節的結果。
這個問題可以通過修改布線來解決,將高阻抗模擬走線遠離數字開關走線;或者在模擬信號路徑中,在A/D轉換器之前加抗混疊濾波器。走線之間的隨機耦合在某種程度上更難以發現,在這種情況下,時域分析可能比較有效。PCB設計技巧及測試特性
放大器使用不恰當
在儀表放大器的正相輸入端施加一個1kHz的交流信號。此信號不是壓力傳感的特性,但是可以采用這個示例來說明模擬信號路徑中器件的影響。
FFT圖顯示了施加上述條件后的電路性能。注意基波看起來有失真,許多諧波也有同樣的失真。失真是由于使放大器輕微過激勵引起的。解決此問題的方法是降低放大器增益。
結語
解決信號完整性問題可能會花費很多時間,尤其是當工程師沒有工具來解決棘手的問題時。在“竅門箱”中有三種*佳的分析工具:頻域分析工具(FFT)、時域分析工具(示波器照片)和直流分析工具(柱狀圖)。工程師可以用這些工具來識別電源噪聲、外部時鐘源和過激勵放大器失真。