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導致PCB振鈴有哪些原因及解決方法

在我的第一個電氣工程實驗室中,我們建立了一個去抖動開關輸出的電路。我記得看過原始的跳躍信號,然后看到示波器屏幕上的去抖輸出。我感到非常不安的是,在我們的生活中如此無害的事情可能會如此......凌亂。我的新生自己不知道這只是我對信號頻率噪聲和偽影的苦惱的開始,這是一件好事。振鈴是產品性能特別令人沮喪的影響之一。

導致PCB振鈴有哪些原因及解決方法

什么是振鈴效應?

當我們談論PCB時,或者在其他電子系統中,振鈴是一種電壓或電流輸出,當在示波器上看到時,它會像池塘上的波紋一樣振蕩。振蕩是對輸入信號突然變化的響應,如打開或切換。

振蕩通常會使輸出信號頻率在高端和低端都超出容差范圍,并逐漸平滑出。振蕩落在容許誤差范圍內所需的時間稱為建立時間。

由于輸出信號的特征形狀,振鈴有時稱為“紋波”。但是,紋波通常指的是更具體地說,當使用交流開關電源時輸出,如果電源沒有正確或充分抑制交流波形。

什么原因導致振鈴?

除電源外,振鈴源取決于您的跡線是“長”還是短。根據經驗,如果往返傳播時間(到負載和返回)與數字電路中的信號上升時間相當,則跡線被認為是“長的”。如果您正在使用帶狀線或微帶線,這有點復雜,我建議使用Glen Dash的頁面作為線長的起點,并盡量減少傳輸線效應,如振鈴。

返回長短跡線...如果您的跡線很短,則會因寄生電感和電容引起振鈴。輸入中的脈沖或突然變化會導致寄生元件在其特征頻域產生共振,從而在輸出中產生振鈴效應。在長跡線上,振鈴的原因更可能是來自阻抗不匹配的信號頻率反射。

導致PCB振鈴有哪些原因及解決方法

信號噪音讓我對本科生產生了不成比例的焦慮,但是一旦你進入了工業界,就會產生災難性的后果。

振鈴如何影響我系統?

如果你因為嘈雜的示波器而沒有遭受存在的危機,那就太好了。你的治療費用會低得多。即便如此,振鈴會對您的生活和產品設計產生一些負面影響。

EMI增加:振鈴可能并且經常會產生噪聲和干擾。 EMI可以在整個電路板上輻射或傳導,伴隨著所有相關的性能問題。

電流增加:振鈴會增加電流流過電路。這不僅會導致產品功耗的相應增加(以及更短的電池壽命),而且電路板上的組件也會經歷額外的意外加熱。這可能會降低其功能和壽命。

性能下降:隨著電流和加熱電流的累積性能下降,振鈴會降低各種指標的性能。由于建立時間導致輸出滯后,因此電路的響應性會下降。輸出的分辨率也會更差。

如果你有數字電路,振鈴特別具有破壞性。你仍然遇到我們所涵蓋的所有問題,而且門檻要低得多。將此與任何電源軌噪聲相結合,您可能會出現錯誤和數據損壞。

聲音反饋:音頻和視頻應用中出現振鈴的特殊情況。紋波發生在可聽范圍內,并在輸出中聽到。它還會在視頻顯示中創建可見的瑕疵。

導致PCB振鈴有哪些原因及解決方法

在音頻和視頻應用中,響鈴可能會對您的音頻造成影響輸出。

如何防止響鈴?

在系統性能方面,響鈴可能會從煩人到災難變化。優化您的設計會使性能和輸出產生巨大差異。首先,您希望減少寄生電感和電容。您應該最小化節點長度,尤其是電路板上的功率級組件。您還希望使用阻抗匹配來最小化任何信號反射。阻抗匹配因應用而異,我建議從德州儀器的技術文章開始,就一系列應用提出非常具體的建議。

雖然任何現有程序都無法檢查每個可能的干擾源,但是一個好的人可以卸下很多工作。這使您可以自由地應對最重要的挑戰,而不是在優化電路板的所有參數時進行設計操作。

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