【導讀】任(ren)何(he)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)上(shang)仔(zai)細(xi)觀(guan)察(cha)過(guo)低(di)電(dian)平(ping)信(xin)號(hao)讀(du)數(shu)的(de)人(ren)都(dou)會(hui)熟(shu)悉(xi)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)的(de)噪(zao)聲(sheng)。出(chu)現(xian)的(de)各(ge)種(zhong)固(gu)有(you)的(de)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)在(zai)低(di)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)下(xia)十(shi)分(fen)明(ming)顯(xian)。在(zai)其(qi)他(ta)以(yi)典(dian)型(xing)邏(luo)輯(ji)電(dian)平(ping)運(yun)行(xing)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)，由(you)於(yu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)和(he)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)，會(hui)產(chan)生(sheng)外(wai)在(zai)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)都(dou)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)電(dian)路(lu)或(huo)策(ce)略(lve)來(lai)降(jiang)低(di)耦(ou)合(he)強(qiang)度(du)或(huo)減(jian)少(shao)噪(zao)聲(sheng)，或(huo)兩(liang)者(zhe)兼(jian)而(er)有(you)之(zhi)。

本文要點

●  電子產品中有許多噪聲源，可能出現在係統內部和外部。

●  噪聲耦合抑製技術在電路設計層麵和物理布線中實施，以抑製特定的噪聲源。

●  可以通過布線前和布線後仿真來評估噪聲耦合抑製技術的有效性。

任(ren)何(he)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)上(shang)仔(zai)細(xi)觀(guan)察(cha)過(guo)低(di)電(dian)平(ping)信(xin)號(hao)讀(du)數(shu)的(de)人(ren)都(dou)會(hui)熟(shu)悉(xi)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)的(de)噪(zao)聲(sheng)。出(chu)現(xian)的(de)各(ge)種(zhong)固(gu)有(you)的(de)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)在(zai)低(di)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)下(xia)十(shi)分(fen)明(ming)顯(xian)。在(zai)其(qi)他(ta)以(yi)典(dian)型(xing)邏(luo)輯(ji)電(dian)平(ping)運(yun)行(xing)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)
，由(you)於(yu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)和(he)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)
，會(hui)產(chan)生(sheng)外(wai)在(zai)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)些(xie)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)都(dou)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)電(dian)路(lu)或(huo)策(ce)略(lve)來(lai)降(jiang)低(di)耦(ou)合(he)強(qiang)度(du)或(huo)減(jian)少(shao)噪(zao)聲(sheng)
，或(huo)兩(liang)者(zhe)兼(jian)而(er)有(you)之(zhi)。

噪聲耦合抑製技術涉及設計特定電路、使用特定的器件，或在物理布線中放置一些結構來抑製特定的噪聲源。對於 PCB 設計師來說
，修改物理布線以盡量抑製各種噪聲源非常簡單。本文將介紹可以使用哪些工具來抑製係統中不同類型的噪聲。

將噪聲耦合抑製技術與噪聲源相匹配

噪zao聲sheng通tong常chang是shi指zhi出chu現xian在zai互hu連lian或huo電dian路lu中zhong的de任ren何he不bu需xu要yao的de信xin號hao，並bing且qie可ke以yi有you多duo個ge來lai源yuan。有you時shi，除chu非fei掌zhang握wo必bi要yao的de信xin息xi
，否fou則ze很hen難nan為wei特te定ding的de噪zao聲sheng確que定ding具ju體ti的de來lai源yuan。當dang在zai電dian路lu或huo互hu連lian中zhong檢jian測ce到dao噪zao聲sheng時shi，最zui好hao了le解jie是shi哪na種zhong耦ou合he機ji製zhi帶dai來lai了le不bu必bi要yao的de噪zao聲sheng。

所有的電子噪聲最後都會導致在接收器上讀到不需要的信號，這意味著某種機製在受幹擾電路或互連中誘發了一些電壓/電流。噪聲通過三種可能的機製耦合：

傳導：由於噪聲源和受幹擾電路之間的直接接觸
，在一個電路中產生的任何噪聲電流都可以傳導到另一個電路。

電場耦合：一般是指由於電場的存在而在電介質中感應出位移電流。在電路模型方麵，電場耦合指的是通過寄生電容耦合。

磁場耦合：變化的磁場可以通過法拉第定律在導體中誘發電流，而不需要噪聲源和受幹擾電路之間有直接接觸。

第一種被稱為傳導型 EMI，它依賴於噪聲源和受幹擾互連/電路之間的直接接觸。後兩種會將輻射型 EMI 耦合到電路中
，這是指沒有傳導到受幹擾電路或互連的噪聲。

由於輻射型 EMI 可以誘發電流和電壓，一開始的輻射型 EMI 可以作為傳導型 EMI 被接收。這意味著有兩種方法來消除電子電路中的噪聲：

●  防止輻射型 EMI 以電容和電感方式誘發電路中的噪聲。

●  抑製任何傳導型 EMI
，不管它是如何在電路中產生的。

●  接下來了解一下可以抑製電子係統中這兩種類型噪聲的布線策略。

濾波電路

濾波電路是消除傳導型 EMI 的經典方法

，因為濾波器直接作用於電路中的電壓/電流。濾波器可以是寬帶的，如低/高通濾波器，或極窄帶的，如陷波濾波器。EMI 濾波器可以是單一器件，如共模扼流圈，或是涉及多個器件的複雜電路。這些電路可以針對單一頻率或較寬的頻率範圍來使用。

濾波電路可以消除源自輻射型 EMI 的傳導型 EMI。通過這種方式

，濾波電路抑製了來自電路 1 和電路 2 的任何噪聲耦合。

印刷屏蔽結構

這個方法聽起來略顯陌生，但它通常是指 PCB 上任何可以對輻射型 EMI 提供屏蔽的結構。這些結構的目的是改變 PCB layout 中的寄生效應
，從而阻斷電磁感應的電流。這種結構的例子包括：

●  電子帶隙結構

●  表層覆銅接地

●  額外的平麵層

●  沿著波導或天線饋線等重要互連的過孔柵欄

●  重新設計互連結構

這zhe種zhong方fang法fa的de目mu標biao是shi抑yi製zhi導dao致zhi磁ci耦ou合he或huo電dian耦ou合he的de寄ji生sheng效xiao應ying。要yao成cheng功gong做zuo到dao這zhe一yi點dian，需xu要yao從cong物wu理li布bu線xian中zhong提ti取qu寄ji生sheng電dian容rong和he電dian感gan的de模mo型xing。互hu連lian阻zu抗kang取qu決jue於yu自zi電dian感gan和he自zi電dian容rong的de值zhi，而er寄ji生sheng效xiao應ying總zong是shi會hui導dao致zhi互hu連lian阻zu抗kang與yu期qi望wang值zhi有you所suo偏pian差cha。一yi些xie額e外wai的de印yin刷shua結jie構gou或huo重zhong新xin設she計ji互hu連lian的de幾ji何he形xing狀zhuang有you助zhu於yu減jian少shao寄ji生sheng效xiao應ying
，並bing減jian少shao通tong過guo輻fu射she型xing EMI 耦合到互連的任何噪聲的強度。

總結

綜zong上shang所suo述shu，沒mei有you哪na種zhong特te定ding的de技ji術shu可ke以yi抑yi製zhi所suo有you形xing式shi的de噪zao聲sheng耦ou合he。在zai係xi統tong中zhong使shi用yong哪na種zhong具ju體ti的de噪zao聲sheng耦ou合he抑yi製zhi技ji術shu
，取qu決jue於yu所suo涉she及ji的de特te定ding噪zao聲sheng源yuan和he電dian路lu間jian耦ou合he的de功gong率lv。我wo們men通tong過guo下xia列lie表biao格ge對dui上shang文wen討tao論lun的de噪zao聲sheng源yuan和he抑yi製zhi方fang法fa進jin行xing了le簡jian要yao總zong結jie。

如果有了合適的降噪技術，並準備在係統中進行驗證
，最好在做原型設計之前使用仿真來對設計進行評估。傳導型 EMI 可以在電路仿真中用 SPICE 進(jin)行(xing)檢(jian)查(zha)。對(dui)於(yu)其(qi)他(ta)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)而(er)言(yan)，除(chu)非(fei)有(you)一(yi)個(ge)準(zhun)確(que)的(de)電(dian)路(lu)模(mo)型(xing)來(lai)描(miao)述(shu)係(xi)統(tong)
，否(fou)則(ze)無(wu)法(fa)在(zai)電(dian)路(lu)層(ceng)麵(mian)上(shang)進(jin)行(xing)檢(jian)查(zha)。因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)其(qi)他(ta)的(de)抑(yi)製(zhi)機(ji)製(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)精(jing)確(que)的(de)物(wu)理(li)布(bu)線(xian)
，所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)用(yong) 3D 場求解器來全麵評估許多噪聲抑製技術的有效性。對於 PCB 設計工程師來說，最好的場求解器應用可以直接在 PCB 設計工具內使用，並能直接根據布線數據運行模型。

無論需要解決什麼噪聲源
，都可以使用具有集成 3D 電磁場求解器和全套 CAD 工具的 PCB 設計和分析軟件來應用這些噪聲耦合抑製技術。Cadence 可以提供強大的軟件
，自動執行係統分析中許多重要的任務，包括一係列布線前和布線後仿真功能，順利完成係統評估。

（來源： Cadence楷登PCB及封裝資源中心）

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