Desde el origen del ruido de conducción, se puede ver que la influencia del ruido de conducción en el circuito se puede reducir al reducir el ruido del dispositivo o la interferencia del entorno circundante. Pero en algunas ocasiones necesitamos dispositivos específicos, y al mismo tiempo requerimos trabajar en escenarios específicos. Por ejemplo: en un sistema aislado eléctricamente, necesitamos aislar la fuente de alimentación y el convertidor CC/CC generará mucho ruido de conmutación. En la operación real, generalmente reducimos la influencia del ruido de conducción en el circuito de los siguientes tres aspectos.
(1) Utilice condensadores de derivación para reducir el ruido de conducción en la línea de alimentación
Independientemente de la forma de alimentación del circuito, utilice siempre condensadores de derivación en la fuente de alimentación; de lo contrario, el ruido de la fuente de alimentación afectará al rendimiento del circuito. Generalmente, los condensadores de derivación se utilizan en dos lugares en el diseño de circuitos: uno es la fuente de alimentación y el otro está en los pines de la fuente de alimentación de todos los dispositivos activos, ya sean dispositivos analógicos o dispositivos digitales. El valor específico del condensador de derivación utilizado depende del dispositivo seleccionado. Si el ancho de banda del dispositivo es inferior o igual a 1 MHz, un condensador de 0,1 μF puede filtrar bien el ruido; cuando el ancho de banda del dispositivo es superior a 10 MHz, un condensador de 0,01 μF es más apropiado; puede serlo.
Además, para un chip específico, la mejor opción es consultar la hoja de datos del chip para determinar el valor del capacitor de derivación. Al mismo tiempo, se puede seleccionar la capacitancia adecuada mediante el método que se describe a continuación.
Como se muestra en la figura anterior, la figura de la derecha muestra las curvas correspondientes de capacitores cerámicos con diferentes valores de capacitancia. El eje horizontal es la frecuencia y el eje vertical es la impedancia que muestra el capacitor. Podemos ver que la impedancia del condensador de 0,1 μf es inferior a 1 Ω a unos 2 MHz, es decir, tiene el mejor efecto de filtrado en la señal alrededor de 2 MHz; de manera similar, el condensador de 0,01 μf tiene el mejor efecto de filtrado en la señal alrededor de 10 MHz . Combinando el rendimiento de la relación de rechazo de voltaje de la fuente de alimentación del ADC en diferentes bandas de frecuencia y la frecuencia del ruido de interferencia en la figura de la izquierda, puede elegir el tamaño de condensador más adecuado.
Al colocar el condensador de derivación, debe estar lo más cerca posible del pin de la fuente de alimentación del dispositivo, y la traza debe ser lo más corta posible. Al mismo tiempo, si se seleccionan dos condensadores de derivación, el que tenga una capacitancia más pequeña debería estar más cerca del pin del chip.
(2) El diseño razonable de PCB reduce el ruido de conducción en el plano de tierra.
De hecho, el diseño y la implementación de los planos de tierra y potencia son cruciales para un diseño de bajo ruido. En términos generales, el tratamiento de tierra en todos los diseños de circuitos debe ser un tratamiento de colocación de cobre. En un circuito con dispositivos analógicos o híbridos, es muy imprudente no tener un plano de tierra. En primer lugar, la señal analógica se basa en la tierra y el problema del ruido de tierra tendrá un mayor impacto en el circuito; en segundo lugar, la ventaja del plano de tierra es que se encuentra en un estado de baja impedancia en un amplio dominio de frecuencia, y la frecuencia de conmutación de los dispositivos digitales modernos está en MHz. Arriba, cuando el dispositivo digital está funcionando, habrá una gran cantidad de corriente de alta frecuencia que regresa a la capa de tierra, si no hay un plano de tierra y el cable de tierra está utilizado para conectar todas las tierras, la inductancia parásita del cable de tierra delgado y largo estará en la señal de alta frecuencia.Se genera una gran cantidad de ruido de voltaje bajo el impacto, o el rebote de tierra como se suele decir; nuevamente, la ruta actual en el plano de tierra debe planificarse razonablemente, y la corriente en la tierra digital o la tierra de alimentación debe evitar absolutamente fluir hacia la tierra analógica; finalmente, intente mantener la integridad del plano de tierra, divida una traza de tierra separada puede interrumpir la ruta de retorno actual, así que evite trazas que crucen planos de tierra divididos. De manera similar, en el diseño de la capa de potencia, el plano de potencia debe usarse tanto como sea posible bajo la condición de costo y, al mismo tiempo, en las trazas de alta frecuencia y alta potencia (como el bucle de potencia del cambiar la fuente de alimentación), se debe prestar atención para garantizar el ancho de la línea vertiendo cobre, en la medida de lo posible. Posiblemente reduce la inductancia parásita en las trazas de energía.
(3) Use un filtro de paso bajo antes del ADC para reducir el ruido de conducción en la cadena de la señal.
Además de agregar condensadores de derivación al circuito, la señal antes de enviarse al ADC debe filtrarse primero. El propósito principal del filtro de paso bajo agregado antes del ADC es filtrar los componentes de alta frecuencia en la señal enviada al ADC. Por un lado, es para evitar el aliasing, y por otro lado, es para reducir el ruido de banda ancha que ingresa al ADC. Mencionamos el ruido térmico de la resistencia, y el ruido blanco del amplificador operacional es un indicador relacionado con el ancho de banda Como se muestra en la figura a continuación, después de agregar el filtro de paso bajo de segundo orden, la relación señal-ruido del ADC de 12 bits es 74dB (12 × 6.02 + 1.76 = 74dB) como umbral, y el ancho de banda de la cadena de señal formada por el amplificador seleccionado excede los 30 MHz, lo que significa que todo el ruido blanco de banda ancha dentro de los 30 MHz se elimina Después de la integración, afectará el rendimiento del ADC, y luego agregamos un paso bajo de segundo orden de 10 Hz filtro, solo el ruido dentro de 1 KHz afectará al ADC. Esto muestra el gran papel del filtro de paso bajo:
En resumen, los métodos para reducir el ruido de conducción son:
(1) Reemplazar dispositivos con figuras de ruido grandes
(2) Agregar capacitores de desacoplamiento junto a los pines de la fuente de alimentación
(3) Mejorar el enrutamiento de la línea de señal y sentar las bases
(4) Antes de ingresar al ADC, filtrado de la cadena de señal