PCB布局设计减轻电源噪声的重要性

在当今几乎所有使用的度量标准中，设计师都将噪声视为对其设计最大的关注和危害之一。噪声对电子电路（包括电源）的不利影响已得到充分记录，因此值得您高枕无忧。那么，为什么噪声会困扰整个设计呢？最初引起关注的是噪声本身的不可预测性。通常，噪声可能来自外部源或内部源。甚至噪声的来源也会带来更多的问题。

在外部噪声源的情况下，从技术上讲它是无法控制的源。这意味着设计师将需要勤奋和有创造力，以抵消这些影响。对于内部源，虽然可能更易于控制，但结果仍然与外部源相同。这些不利影响包括对功能，性能，准确性甚至一致性的不利影响。在某些情况下，它可以防止设备在从原型阶段到最终产品的任何地方都达到期望的设计目标，甚至无法完成故障。

减轻电源噪声的重要性

尽管可能会产生大量噪声，但是此参数的总体效果是不利的。此处的共识是在电路级别而不是在电源级别解决噪声问题。但是，这只能解决一半的问题，并且很有可能忽略了减轻噪声需求的更关键的方面。进行此评估的原因是因为我们基于电源正常运行的能力来构建电路，甚至是系统的基础。

此外，如果电源的输出轨上存在噪声，则整个系统的设计功能将受到阻碍。在大多数情况下，电源噪声造成的问题既不一致又断断续续。就像您想象的那样，这会加剧故障排除，准确诊断和消除问题的能力。

在电源级别解决噪声至关重要的另一个原因是，实际上每个设备都包含一个电源。因此，无论您采用何种设计，它都极有可能会使用电源，因此容易受到噪声问题的影响。

电子设计中的EMI机制

噪声或干扰是电子功能的祸根，而EMI（电磁干扰）在该列表中居首位。以下是产生EMI的主要机制：

导电耦合是由物理耦合路径（例如电缆或电线）创建的直接接触。这也可能通过走线或金属外壳在PCB上发生。

辐射耦合是通过在空气中或真空中辐射而产生的。请记住，PCB上的每条走线都是预期的天线，因此是可能的耦合路径。

当两个相邻导体之间（例如，在电容器中）（即，两个电位差除以分配空间的极板）之间出现可变电场时，就会发生电容耦合。

当两个等效导体之间存在可变磁场时，就会发生感应耦合。发生的结果产生寄生感应电压。

注意：通常，电容耦合主要在高压应用中，而电感耦合则主要在大电流应用中。

如何降低电源噪声

在简化视图中，我们将电源噪声定义为不希望的周期性纹波和尖峰与来自内部或外部源的随机噪声合并而成的组合。此外，线路调节的设计将控制输入参考纹波的数量。该概念可与电源抑制比（PSSR）相提并论，后者是线性稳压器允许传递到输出的输入信号量。总的来说，它不仅是控制芯片的功能，而是电路整体的功能。

通常，有三种解决电源噪声和减轻纹波的方法。

筛选

我们可以利用滤波器来消除电源中的噪声，类似于滤波器可以消除信号中的噪声。您还可以将输出电容器视为滤波过程的一部分，因为它们的反应与电源电路的输出阻抗相反。总而言之，输出电容的增加可降低噪声。

注意：请记住，电容器同时具有ESR（等效串联电阻）和ESL（等效串联电感）。使用具有较低ESR和ESL的电容器将导致较低的噪声。但请记住，某些电源会利用ESR来提供误差信号以进行反馈。因此，如果将其大幅降低（即通过将电解电容器与陶瓷电容器交换），则会导致电源不稳定。

通过传递

绕过电源设计中的控制芯片将有助于降低噪声。尽管避开由电源供电的芯片将不会导致电源噪声的减少。但是，它将减少芯片的电源引脚。

注意：如果绕过电源电路中的芯片，请通过将电容器放置在电源引脚附近并使用陶瓷电容器来利用标准准则。如果可能，请使用表面贴装电容器，因为它们的ESL和ESR较低。请记住，实际大小很重要，它与价值一起将决定有效性。

后监管

在电源输出上增加第二个低噪声调节器将减轻噪声。这种方法的成本效益较差，这可能会阻碍其使用。在大多数情况下，此方法的实现会结合使用低压差（LDO）线性稳压器。总之，它可以将任何输出纹波减小至少一个数量级或更多。将LC或RC滤波器与LDO结合使用可进一步降低噪声。

电源噪声是电子领域所有设计人员不可否认的关注点。它影响设计各个方面的能力使得减轻它的需求对于整个设计的成功至关重要。外部噪声源的不可预测性以及内部威胁使降低噪声成为每个设计师或工程师的首要目标。

电脑电源。

减少电源中的噪声并成功进行电路设计，取决于拥有正确的PCB设计工具集。无论您是使用单面板还是多层设计，都需要正确的PCB布局和设计软件集
编辑：hfy