PCB设计中的电源噪声的分析及对策
pcb设计常见问题和改善措施
pcb设计常见问题和改善措施PCB设计是电子制造中不可或缺的一环，它直接关系到整个电子产品的稳定性和性能表现。
然而，很多初学者在设计PCB时常常会遇到一些问题。
本文将探讨常见的PCB设计问题及改善措施。
一、布局问题1.过于密集的布局如果布局过于密集，会导致信号串扰（crosstalk）和噪声（noise）的产生。
为了解决这个问题，可以采用分层设计，将多层电路板分为几个逻辑分区。
在每个分区内，则可以使用自己的供电和接地系统。
2.容易混淆的引脚映射在复杂的PCB设计中，引脚映射关系可能会让人感到混乱，容易出错。
这种情况下，我们应该简化引脚映射，并且尽量减少不同部件的互相干扰。
3.热点问题一些元器件非常容易发热，并产生很强的电磁干扰。
这些元器件应该被单独布局，并且应该和其他元器件保持一定的距离。
二、管理问题1.缺乏模块化设计模块化设计可以帮助我们在有需要时，快速更换某个元器件或调整局部电路。
如果缺乏模块化设计，则在维护或更新时需要耗费更多的时间和资金。
模块化设计可以使得整个系统更加灵活和可靠。
2.不合理的基本布局规则设计PCB时，应该遵循一些基本的布局规则。
例如，元器件应该遵循一定的大小和形状，以方便插入和插拔。
又如，元器件的布局和尺寸应该考虑到过孔和贴片的芯片之间的兼容性。
三、电气问题1.传输线匹配问题传输线的匹配非常重要，否则会导致信号的反射和损耗。
设计师应该使用合适的电路板布线工具，并根据电路需求寻找适当的线材。
2.串扰与干扰问题当多根传输线靠近时，它们之间的耦合可能会导致信号干扰。
此时，我们可以分析信号之间的相关性，并使用合适的工具进行干扰分析和排除。
3.接地问题良好的接地系统可以有效地减少噪声和电磁干扰对电子器件的影响。
我们应该确保供地面和接地面的区域大小合适，并且不应忽略单点接地的规则。
综上所述，设计PCB时需要注意的许多问题必须受到严格的重视和更正。
采用科学的设计思路和正确的工具可以帮助我们解决问题，实现PCB优化设计的目标。
电路噪声分析与抑制如何降低电路中的噪声干扰
电路噪声分析与抑制如何降低电路中的噪声干扰电路噪声是指由电子元件、电磁辐射和信号传输引起的非期望的电信号。
在电路设计和应用中，噪声干扰可能会严重影响电路的性能和稳定性。
因此，进行电路噪声分析并采取相应的抑制措施是非常重要的。
一、电路噪声分析1.1 噪声源的分类在电路中，常见的噪声源主要有热噪声、亚噪声和间歇性噪声。
热噪声是由于器件内部的热能激发电子产生的，它具有平稳的功率谱密度特性；亚噪声是由于元件本身的特性和参数引起的，具有有限的频带特性；间歇性噪声则是由于某些不稳定因素引起的非周期性突发噪声。
1.2 噪声的传递和放大噪声在电路中的传递和放大过程中会经历多个元件，例如电阻、电容和电感等。
这些元件都存在着与频率相关的阻抗，从而对不同频率的噪声具有不同的放大特性。
因此，在电路设计中，需要仔细考虑元件的频率响应和阻抗匹配，以降低噪声的传递和放大程度。
二、电路噪声抑制方法2.1 降低热噪声为了降低电路中的热噪声，可以采取以下方法：（1）降低电阻温度：选择低温系数的电阻材料，并采取散热措施，降低电阻温度。
（2）降低放大器增益：在放大器设计中，合理控制放大器的增益，从而减小热噪声的放大程度。
2.2 减小亚噪声为了减小电路中的亚噪声，可以采取以下方法：（1）优化元件选择：选择具有低噪声特性的元件，如低噪声放大器、低噪声电源等。
（2）降低元件温度：通过散热或制冷措施降低元件的温度，从而降低亚噪声的产生。
2.3 抑制间歇性噪声为了抑制电路中的间歇性噪声，可以采取以下方法：（1）屏蔽和隔离：使用屏蔽罩、隔离层等材料，将噪声源与敏感器件分离，减少噪声的传递。
（2）滤波和去噪：通过滤波器、去耦电容等器件，将噪声滤除或降低至可接受范围。
三、电路噪声分析与抑制的实践应用为了进一步说明电路噪声分析与抑制的实践应用，本节将以手机音频电路为例进行讨论。
3.1 噪声分析手机音频电路中常常存在各种噪声源，如电源噪声、射频干扰和数字信号串扰等。
消除PCB布局带来的噪声问题,这些要点要注意了
消除PCB布局带来的噪声问题，这些要点要注意了
提到“噪声问题”，往往让每个电子工程师都头痛不已，为了解决这个问题，经常要花费几个小时进行实验室测试，但最终却发现，噪声的元凶竟是
由开关电源的布局不当而引起的……
今天小编推荐一个ADI的所有电源器件评估板都采用的布局布线指导原则，以帮助大家避免此类噪声问题。
文中的示例开关调节器布局采用双通道同步
开关控制器ADP1850，第一步是确定调节器的电流路径。
然后，电流路径决定了器件在该低噪声布局布线设计中的位置。
一、确定电流路径
在开关转换器设计中，高电流路径和低电流路径彼此非常靠近。
交流(AC)
路径携带有尖峰和噪声，高直流(DC)路径会产生相当大的压降，低电流路径
往往对噪声很敏感。
适当PCB布局布线的关键在于确定关键路径，然后安排器件，并提供足够的铜面积以免高电流破坏低电流。
性能不佳的表现是接地
反弹和噪声注入IC及系统的其余部分。
图1所示为一个同步降压调节器设计，它包括一个开关控制器和以下外部
电源器件：高端开关、低端开关、电感、输入电容、输出电容和旁路电容。
图1中的箭头表示高开关电流流向。
必须小心放置这些电源器件，避免产生
不良的寄生电容和电感，导致过大噪声、过冲、响铃振荡和接地反弹。
图1. 典型开关调节器(显示交流和直流电流路径)
诸如DH、DL、BST和SW之类的开关电流路径离开控制器后需妥善安排，避免产生过大寄生电感。
这些线路承载的高δI/δt交流开关脉冲电流可能达到3A以上并持续数纳秒。
高电流环路必须很小，以尽可能降低输出响铃振荡，。
高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策
高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策摘要：系统地分析了现今高频PCB板中的电源噪声干扰的各种表现形式及其成因,通过公式推导,结合工程经验,提出了若干相应的对策,最后归纳了对电源噪声的抑制应遵循的总的原则。
关键词：电源;噪声;干扰;PCB在高频PCB板中,较重要的一类干扰便是电源噪声。
笔者通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析,并结合工程应用,提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面：1)电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中,电源噪声对高频信号影响较大。
因此,首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
电源特性如图1所示。
从图1可以看出,理想情况下的电源是没有阻抗的,因此其不存在噪声。
但是,实际情况下的电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗,最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。
2)共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
如图2。
在该通道上,Ic的下降会在串联的电流回路中引起共模电压,影响接收部分。
如果磁场占主要地位,在串联地回路中产生的共模电压的值是：式(1)中的ΔB为磁感应强度的变化量,Wb/m2;S为面积,m2。
如果是电磁场,已知它的电场值时,其感应电压为式(2)一般适用于L=150/F以下,F为电磁波频率MHz。
笔者的经验是：如果超过这个限制的话,最大感应电压的计算可简化为：3)差模场干扰。
如何抑制高频PCB板中的电源噪声干扰
如何抑制高频PCB板中的电源噪声干扰系统地分析了现今高频PCB板中的电源噪声干扰的各种表现形式及其成因，通过公式推导，结合工程经验，提出了若干相应的对策，最后归纳了对电源噪声的抑制应遵循的总的原则。
在高频PCB板中，较重要的一类干扰便是电源噪声。
笔者通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析，并结合工程应用，提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面：1）电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中，电源噪声对高频信号影响较大。
因此，首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有阻抗的，因此其不存在噪声。
但是，实际情况下的电源是具有一定阻抗的，并且阻抗是分布在整个电源上的，因此，噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗，最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中，电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外，电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声。
2）共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
在该通道上，Ic的下降会在串联的电流回路中引起共模电压，影响接收部分。
如果磁场占主要地位，在串联地回路中产生的共模电压的值是：式（1）中的ΔB为磁感应强度的变化量，Wb/m2；S为面积，m2。
如果是电磁场，已知它的电场值时，其感应电压为式（2）一般适用于L=150/F以下，F为电磁波频率MHz。
PCB设计中降低开关噪声方法详述
PCB设计中降低开关噪声方法详述并没有很多方法可以快速地对它的值进行评估。
只有对封装和电源分配系统进行仔细的检查和详细的仿真才能得出一个较为合理结果。
因为影响SSN 的因素实在是太多了，所以不可能要求得到一个精确的答案，而且要评估的几何体都是自然的三维结构，很大程度上还取决于单个芯片的封装（或者连接器）和管脚分布。
由于这个问题的困难度，所以建议对SSN 的估算最好是通过仿真和测量的双重途径。
而对于这种噪声源的控制，也只能遵循一些通用的规则。
根据同步开关噪声的产生原因，我们可以从去耦电容的放置，驱动级，以及芯片封装等主要几个方面讨论如何在设计中减小SSN，并分别对其进行仿真比较。
在实际设计中，经常加去耦电容于PCB 和MCM 系统抑制同步开关噪声。
理论上若去耦电容足够大并靠近有源电路，则可消除SSN噪声，如图所示。
但电容本身和通孔、电源板都有寄生电感，如果所有的电感之和远大于实际电源总线的电感，则不管去耦电容多大，也没有去耦效果. 如两电感值相等，则即使加更大的电容，去耦效率也仅为一半或更低。
不同去耦电容下的同步开关噪声因此，为了有效地抑制同步开关噪声，倾向使用自激频率比较高、高Q 值的中等电容(约1～10nF)分布于整个模块(因为大表面封装电容(如≥100nF)通常寄生电感大)。
在电路设计中可通过在芯片内部加去耦电容（即在GNDINT与V DD INT之间加去耦电容）的办法减小SSN的作用，如图所示：去耦电容降噪声电路利用软件对SSN进行具体分析时，可以构建图电路模型结构进行Spice仿真。
驱动端的输出缓冲器的详细模型可以如图所示：输出缓冲器建模对一般模型进行具体仿真分析，将三条信号线其中一条为开关状态(高电平为3.3V，低电平0V)，另外两条分别保持高电平和低电平，负载用25pF的电容模拟。
上图为仿真的结果，其中横坐标表示时间（单位；ns），纵坐标表示电压（单位：V）：(a)为有状态切换的信号线负载端电压波形；(b)为片内驱动器获得的供电电压波形；(c)为保持低电平的驱动器负载端电压波形；(d)为保持高电平的驱动器负载端电压波形。
如何解决高频PCB板上出现的电源噪声干扰
如何解决高频PCB板上出现的电源噪声干扰电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中，电源噪声对高频信号影响较大。
因此，首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的；共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
在高频PCB板中，较重要的一类干扰便是电源噪声。
通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析，并结合工程应用，提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面：1）电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中，电源噪声对高频信号影响较大。
因此，首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有阻抗的，因此其不存在噪声。
但是，实际情况下的电源是具有一定阻抗的，并且阻抗是分布在整个电源上的，因此，噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗，最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中，电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外，电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声。
2）电源线耦合。
是指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线又将这些干扰传输到其他设备的现象。
这是电源噪声间接地对高频电路的干扰。
需要说明的是：电源的噪声并不一定是其本身产生的，也可能是外界干扰感应的噪声，再将此噪声与本身产生的噪声叠加起来（辐射或传导）去干扰其他的电路或者器件。
3）共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来。
电路电源噪声分析与抑制如何降低电源噪声干扰
电路电源噪声分析与抑制如何降低电源噪声干扰随着电子设备的发展和普及，电源噪声干扰成为了影响信号质量和系统性能的重要问题。
本文将探讨电路电源噪声的分析方法以及如何通过抑制措施来降低电源噪声对系统的干扰。
一、噪声源分析在进行电源噪声分析之前，我们需要了解噪声源的种类。
常见的电路电源噪声源主要包括开关器件、线性器件、电源线和地线等。
1. 开关器件：开关器件在切换过程中会产生开关噪声，这是由于开关瞬态响应引起的。
开关噪声的频谱主要集中在高频段。
2. 线性器件：线性器件在工作时会存在电流泄漏、电流变化等导致的噪声。
线性器件的噪声主要分布在低频段。
3. 电源线和地线：电源线和地线也可能成为噪声源。
当电流通过电源线或地线时，由于布线不良等因素会引入噪声。
二、电源噪声分析方法电源噪声主要以功率谱密度的形式进行分析。
功率谱密度是噪声信号在各个频段功率的分布情况。
通过电源噪声分析，可以确定噪声的频谱特性，从而制定相应的抑制措施。
下面是一种常见的电源噪声分析方法，即频谱分析法。
1. 连接好待测电源和频谱分析仪，确保仪器和电源之间的连接是可靠的。
2. 设置频谱分析仪的测试参数，如设置频率范围、频率分辨率、参考电平等。
3. 开始进行测试，记录频谱分析仪上的结果。
通过频谱分析法，我们可以直观地了解整个频率范围内的电源噪声情况，有针对性地设计电源噪声抑制方案。
三、降低电源噪声干扰的方法在分析了电源噪声之后，我们可以根据噪声源的不同采取相应的抑制方法。
下面是一些常见的降低电源噪声干扰的方法。
1. 滤波器的应用：通过设计合理的滤波器，可以在电路中滤除不必要的高频噪声。
常用的滤波器包括LC滤波器、Pi滤波器等。
2. 接地与绝缘：良好的接地与绝缘是降低电源噪声干扰的重要手段。
合理的接地设计可以减少接地回路上的电流环路，并增加电源线与地线之间的绝缘。
3. 地线的布线：合理的地线布线可以减少电源回线上的电荷和电流，降低地线上的噪声。
4. 分离与隔离：对于对电源噪声非常敏感的电路，可以采用分离与隔离的方法，将其与其他电路隔离开来，减少干扰。
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PCB设计中的电源噪声的分析及对策
电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中，电源噪声对高频信号影响较大。
因此，首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的；共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
在高频PCB板中，较重要的一类干扰便是电源噪声。
通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析，并结合工程应用，提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析
电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面：
1）电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中，电源噪声对高频信号影响较大。
因此，首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有阻抗的，因此其不存在噪声。
但是，实际情况下的电源是具有一定阻抗的，并且阻抗是分布在整个电源上的，因此，噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗，最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中，电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外，电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声。
2）电源线耦合。
是指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线又将这些干扰传输到其他设备的现象。
这是电源噪声间接地对高频电路的干扰。
需要说明的是：电源的噪声并不一定是其本身产生的，也可能是外界干扰感应的噪声，再将此噪声与本身产生的噪声叠加起来（辐射或传导）去干扰其他的电路或者器件。
3）共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声，它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰，其值要视电场和磁场的相对的强弱来。