精品文檔-下載后可編輯PCB線路上的噪聲-基礎(chǔ)電子當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象后，主要的原因是在電源線和地線上，用示波器可以觀察到明顯的噪聲電壓。雖然許多人可以斷定這些噪聲是造成電路電磁干擾問(wèn)題的原因，但卻不知道采取何種手段來(lái)解決.為了達(dá)到消除噪聲的目的，有必要首先明白這些噪聲是如何產(chǎn)生的。

1，電源線上的噪聲

如圖1所示是比較典型的門(mén)電路輸出級(jí)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，Q3導(dǎo)通，Q4截止；當(dāng)輸出為低電平時(shí)，Q3截止，Q4導(dǎo)通。這兩種狀態(tài)都會(huì)在電源與地之間形成高阻抗，這樣就限制了電源的電流。

圖1典型的門(mén)電路輸出級(jí)

而當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，暫時(shí)會(huì)有Q3和Q4管同時(shí)導(dǎo)通，這時(shí)在電源和地之間形成了短暫的低阻抗，產(chǎn)生了30～100mA的尖峰電流。當(dāng)門(mén)輸出電平從低變?yōu)楦邥r(shí)，電源不僅要保持輸出電流，還要給寄生電容充電，使這個(gè)電流峰值達(dá)到飽和。由于電源線有不同程度的電感，因此當(dāng)電流發(fā)生突變時(shí)，則產(chǎn)生感應(yīng)電壓。這就觀察到在電源線上的噪聲。由于存在電源線阻抗，所以會(huì)造成電壓的短暫跌落。

2．地線上的噪聲

當(dāng)產(chǎn)生上述尖峰電流的同時(shí)，地線上也會(huì)流過(guò)電流，特別是當(dāng)輸出電平從高變?yōu)榈蜁r(shí)，寄生電容放電，地線上的峰值電流更大。由于地線總有不同程度的電感，也會(huì)感應(yīng)出電壓，這就形成了地線噪聲。地線和電源線上的噪聲不僅會(huì)使電路運(yùn)行不好，還會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射。

如圖2所示就是形成的電源線、地線噪聲電壓波形。

·“Icc”（電源上電流）：在不同的輸出狀態(tài)時(shí)，幅值是不同的。穩(wěn)定時(shí)，電流也穩(wěn)定。

當(dāng)輸出從低變?yōu)楦邥r(shí)，瞬間短路，電流增加，同時(shí)給寄生電容充電，電流更大；當(dāng)輸出電平從高變?yōu)榈蜁r(shí)，瞬間短路，電流增加，但不給寄生電容充電，因此電流較輸出電平從低變高時(shí)要小。

·電壓“Vcc”（電源上電壓）：當(dāng)Icc發(fā)生突變時(shí)，電源線的電感L會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓“Ldi/dt”。

“Ig”（地線電流）：電源線上的電流與電路中寄生電容放電而形成的電流。輸出穩(wěn)定，電流穩(wěn)定。當(dāng)輸出電平從低變高時(shí)，瞬間短路，電流增加。當(dāng)輸出電平從高變低時(shí)，瞬間短路，電流增加，同時(shí)寄生電容放電，電流峰值較輸出電平從低變高時(shí)更大。

“Vg”（地線電壓）：當(dāng)“Ig”發(fā)生突變時(shí)，地線的電感L會(huì)有感應(yīng)電壓“Ldi/dt”產(chǎn)生。

圖2電源線、地線噪聲電壓波形

雖然解決地線噪聲電壓的方法可以在線路板上設(shè)置電源線網(wǎng)格來(lái)減小電感量，但要占有大量的布線空間。為了減小電源線電感量，可采取下面的方法：

采用儲(chǔ)能電容，其作用是為芯片供給電路輸出狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)所需的大電流，這樣就減小了感應(yīng)出的噪聲電壓，避免了電流突變。儲(chǔ)能電容將電流變化限制在較小的范圍內(nèi)，減小了輻射，所以在線路板上使用電源線網(wǎng)格或電源線面（電源系統(tǒng)具有很小的電感）時(shí)增加一些儲(chǔ)能電容。

因?yàn)閮?chǔ)能電容是為芯片提供瞬態(tài)高能量，所以在布線階段要盡量靠近芯片，也就是使儲(chǔ)能電容的供電回路面積盡量小，或使儲(chǔ)能電容與芯片電源端和地線端之間的走線盡量短。

芯片與儲(chǔ)能電容之間的走線長(zhǎng)度是芯片自身引腳的長(zhǎng)度加上線路板走線的長(zhǎng)度。因此，要減小這兩部分的總長(zhǎng)度，就得選用電源引腳與地引腳靠得很近的芯片，避免使用芯片安裝座、表面安裝形式的芯片等。

另外，每個(gè)芯片的儲(chǔ)能電容在放電結(jié)束后，都要及時(shí)補(bǔ)充電荷，為下次放電做好準(zhǔn)備。為了減小對(duì)電源系統(tǒng)的騷擾，可通過(guò)稱為二級(jí)儲(chǔ)能的電容來(lái)提供電荷。當(dāng)線路板上的芯片較少時(shí)，一只二級(jí)儲(chǔ)能電容安裝在電源線的入口處就可以了，該二級(jí)儲(chǔ)能電容的容量應(yīng)為芯片儲(chǔ)能電容總?cè)萘?/p>