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技術(shù)專題
如何減少地面噪音
PCB的功能取決于許多不同的因素，包括物理布局，所使用的材料以及隨時(shí)間推移對(duì)組件造成的壓力。PCB組件之間的電氣干擾（也稱為接地噪聲）在PCB操作期間可能會(huì)產(chǎn)生各種不良后果。這些問(wèn)題包括信號(hào)完整性損失，意外的熱變化和組件故障。因此，降低接地噪聲是PCB設(shè)計(jì)人員的首要考慮。繼續(xù)閱讀有關(guān)如何減少地面噪聲的深入討論。
什么是地面噪聲？
地面噪聲有很多名稱，包括電干擾和串?dāng)_。PCB中的電路需要一定量的電流和電壓才能正常工作。這意味著每個(gè)電路必須具有適當(dāng)?shù)墓β柿浚⑶冶仨殞⒐β事酚傻秸_的位置。如果電路之間意外連接，可能會(huì)導(dǎo)致電源以意外方式在電路之間泄漏，從而導(dǎo)致接地噪聲。
分析地面噪聲
分析接地噪聲（尤其是在高速PCB中）對(duì)確保PCB正常工作至關(guān)重要。盡管具有許多電路的復(fù)雜PCB更容易產(chǎn)生接地噪聲，但如果設(shè)計(jì)不正確，即使是簡(jiǎn)單的電路布局也會(huì)產(chǎn)生噪聲。PCB設(shè)計(jì)軟件為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)具體的衡量指標(biāo)，即使用噪聲系數(shù)可以衡量PCB產(chǎn)生多少接地噪聲。噪聲數(shù)據(jù)表明有多少地面噪聲來(lái)自不同的來(lái)源，例如走線之間的無(wú)意連接或熱噪聲。
PCB的布局和能量需求通常意味著不同的PCB具有不同的接地噪聲源。例如，長(zhǎng)走線很可能會(huì)意外連接，而大功率PCB則很可能會(huì)出現(xiàn)熱問(wèn)題。將地面噪聲降低到零在功能上是不可能的，因?yàn)榭倳?huì)有一些來(lái)自預(yù)期來(lái)源的噪聲，但是可以將其最小化。
學(xué)習(xí)如何減少地面噪聲的重要性
設(shè)計(jì)具有最小接地噪聲的PCB可以確保其電路的信號(hào)完整性保持可靠。信號(hào)完整性的損失會(huì)引起PCB的多種問(wèn)題，從短路到輻射發(fā)射。這些問(wèn)題彼此疊加，形成級(jí)聯(lián)效應(yīng)，隨著時(shí)間的推移會(huì)增加地面噪聲。當(dāng)用戶向PCB施加電流時(shí)，兩個(gè)電路之間的距離越近，它們之間產(chǎn)生串?dāng)_的可能性就越大。簡(jiǎn)單的幾何圖形通常可以解決類似的串?dāng)_問(wèn)題。
盡管降低接地噪聲只是確保PCB高性能的一部分，但降低噪聲是避免討厭的運(yùn)行時(shí)問(wèn)題（如電路板故障）的有效方法。性能問(wèn)題還可能表現(xiàn)為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中的響應(yīng)時(shí)間較慢，數(shù)據(jù)丟失或功耗峰值。
仔細(xì)選擇PCB材料以減少接地噪聲
不同的材料具有不同的電導(dǎo)率，因此使用不同的材料組合是減少地面噪聲的一種方法。當(dāng)計(jì)劃減少接地噪聲的最佳方法時(shí)，必須注意，PCB中有兩種對(duì)接地噪聲影響最大的關(guān)鍵材料類型：放置元件的基板和用于導(dǎo)電走線的金屬。
結(jié)構(gòu)良好的PCB應(yīng)具有堅(jiān)固的絕緣體和高導(dǎo)電性的走線。PCB中最常見(jiàn)的基板和走線組合是環(huán)氧玻璃和銅。由于玻璃環(huán)氧樹(shù)脂是絕緣體，因此可以很好地將電流保持在一般應(yīng)用中應(yīng)在銅走線之內(nèi)的位置。
但是，高速和高頻PCB是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冏匀粫?huì)產(chǎn)生大量的接地噪聲。這不是材料的錯(cuò)；承受大量電流的PCB設(shè)計(jì)甚至?xí)棺顖?jiān)固的絕緣體和導(dǎo)體承受應(yīng)力。與其他PCB相比，材料的結(jié)構(gòu)通常需要不同。
涉及單端微帶的新模型允許銅走線以低于正常阻抗的方式工作，從而增加了導(dǎo)電率并總體上降低了接地噪聲。高導(dǎo)電性的銅走線可立即減少多種類型的接地噪聲和串?dāng)_，從而在高應(yīng)力情況下提高信號(hào)完整性和可靠性。