Разработка конструкции печатных плат (влияние шума и помех)
Шум и помехи ограничивают качественные характеристики схем. Помехи могут как излучаться источниками, так и наводиться на элементы схемы.
Количество источников излучения шума огромно: источники питания цифровых систем, мобильные телефоны, радио и телевидение, источники питания ламп дневного света, персональные компьютеры, грозовые разряды и т.д. Даже если аналоговая схема работает в звуковом частотном диапазоне, радиочастотные помехи могут создавать заметный шум в выходном сигнале.
Многослойные ПП способны уменьшать высокочастотный шум, подавлять радиочастотные/электромагнитные помехи. Помимо этого, при мелкосерийном производстве происходит снижение уровня излучаемых помех до 20 дБ.
Наиболее простейший и в тоже время эффективный метод подавления шума – разделение заземления на цифровую и аналоговую часть.
При этом надо придерживаться следующих правил:
- Не перекрывать аналоговые и цифровые полигоны!
- Использовать распределенные емкости и конденсаторы развязки (шины земли и питания всегда должны оставаться под одним и тем же потенциалом переменного тока)!
- Правильная система должна иметь только один низкоимпедансный узел земли!
- Отделять места шин цифровых сигналов от аналоговых компонентов!
Для подавления помех цепей питания всегда используйте корректные виды конденсаторов. Если имеется необходимость подавления низкочастотных шумов и помех – размещайте конденсаторы из тантала возле входных разъемов. Для подавления высокочастотных – используйте конденсаторы из керамики. И необходимо помнить, что развязывающие конденсаторы (аналоговое питание) в обязательном порядке должны быть подключены к аналоговому заземлению, а не к цифровому.
Помните следующие основные правила и соблюдайте их при проектировании:
- схемы, выполненные на многослойных печатных платах, на 20 дБ менее восприимчивее к внешним помехам, чем схемы, выполненные на двуслойных платах;
- используйте печатные платы только из качественного материала (например, FR-4);
- располагайте полигоны земли и питания на внутренних слоях печатной платы.
