Cómo reducir el ruido radiado en los circuitos

       Para el ruido radiado, el ruido proviene básicamente del entorno circundante o de algunos rastros de señales digitales en la placa. Por lo tanto, nuestra principal consideración para reducir el ruido radiado es evitar en la medida de lo posible el acoplamiento de señales en la placa. En la placa de circuito impreso, hay básicamente tres tipos de ruido que son fáciles de aceptar como radiación: el primero es la entrada de alta impedancia de un solo extremo, el segundo es la traza de bucle y el tercero es la traza larga.

a. El efecto de los trazos de bucle
       se muestra en la siguiente figura como un trazo de tierra típico que forma un bucle. Vemos que hay algunos dispositivos electrónicos en el bucle, ¿esto ya no constituye un bucle? De hecho, estos componentes también pueden considerarse bucles. El efecto de las trazas de bucle en la PCB es equivalente a la inductancia, que genera ruido electromagnético y recibe ruido electromagnético al mismo tiempo.

B. Efectos de los trazos largos
       La razón por la que los trazos largos causan ruido radiado es bien conocida: un trazo largo en una placa de circuito impreso puede considerarse como una antena. Del mismo modo, las pistas vacías que no están conectadas también pueden considerarse antenas. Este principio también se puede sentir en la vida real, por ejemplo, el teléfono móvil actual utiliza un cable de auriculares largo como antena receptora cuando se utiliza como radio. Cuando diseñamos circuitos, para evitar tales efectos, las líneas de señal tanto analógicas como digitales deben ser lo más cortas posible. La medida en que se ve afectado el circuito está determinada principalmente por el entorno circundante, y los cables cortos pueden minimizar el impacto recibido en la placa, es decir, el ruido real que se manifiesta. A través de un diseño y enrutamiento razonables, se puede evitar el acoplamiento de señales en la placa. Debe prestarse especial atención a los terminales de entrada de algunos amplificadores o ADC. Dado que la impedancia de entrada suele ser grande, estas posiciones son más sensibles al ruido de acoplamiento.

       Además, se debe prestar especial atención al acoplamiento y la influencia de las señales entre las líneas de señal en el tablero. Especialmente cuando las trazas adyacentes son señales de voltaje que cambian rápidamente, como señales digitales o de reloj. Como se muestra en la figura a continuación, podemos ver que cuando una traza es una señal de voltaje que cambia rápidamente, el ruido de corriente se acoplará en trazas paralelas adyacentes, que pueden no generarse en las trazas digitales. Después de todo, el tamaño del ruido es limitado y no cruzar el umbral de la señal digital 0/1; pero en algunas líneas analógicas, cuando estas corrientes de ruido fluyen hacia los nodos de alta impedancia, se producirá un ruido considerable (y una pequeña señal de entrada para comparar), como la terminal de entrada del dispositivo amplificador operacional. tienen un mayor impacto en el circuito de precisión.

       En este caso, la corriente acoplada se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

       Entre ellos, C es la capacitancia equivalente formada entre dos alambres adyacentes.Como se muestra en la siguiente figura, la capacitancia formada entre un alambre de longitud L y su alambre adyacente d es: . Entre ellos, w es el grosor de la traza de PCB; L es la longitud de la traza de PCB; d es la distancia entre dos trazas de PCB; eo es la constante dieléctrica del aire; er es la constante dieléctrica relativa del material del panel de PCB.

       De las dos fórmulas anteriores se puede ver que la forma más directa de reducir la corriente de acoplamiento es reducir la capacitancia equivalente formada por trazas paralelas, y el tamaño de la capacitancia está determinado principalmente por la longitud y la distancia entre las dos trazas paralelas. Por lo tanto, la corriente de acoplamiento se puede reducir evitando el enrutamiento paralelo de la señal digital y la señal analógica, acortando la longitud del enrutamiento paralelo y aumentando la distancia entre el enrutamiento paralelo. Además, para el acoplamiento entre trazos adyacentes, la tercera imagen proporciona otro método para reducir el ruido: agregar un trazo de protección de tierra entre los dos trazos, lo que evita la conexión directa de señales entre los dos trazos.

       Al volver a seleccionar el dispositivo, es decir, seleccionar una resistencia con una resistencia pequeña y un amplificador operacional con un ruido 1/f pequeño para reducir el ruido del dispositivo; además, en el diseño de PCB, elimine las trazas redundantes y las trazas de bucle para reducir el ruido digital. El acoplamiento entre el circuito y el circuito analógico, utilizando métodos como trazas más cortas para suprimir el ruido radiado, como se muestra en la figura a continuación.

        En este momento, encontramos que el resultado del muestreo AD ha mejorado mucho en comparación con el inicial: también se muestrearon 1024 puntos y solo se obtuvieron 6 puntos de datos diferentes. De manera similar, el número efectivo de bits de ADC es 12bit-log2(6)=12-2.6=9.4bit.

 

 

 

 

 

 

 

 

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