识别噪声源,以减少噪声层PCB
自称唱片爱好者,我仍然有一个年长的立体音响系统,天才是我从我的父亲。这旧体制的讨厌我的邻居在听发金属,但调低音量,你可以听到背景噪音通过扬声器的微弱的嗡嗡声。我不会升级音响系统,尽管新系统提供更好的噪声抑制。
很多人喜欢谈论噪声和噪声地板系统的音频,因为你可以“听”任何系统中电子噪声。一些设计师讨论噪音EMI而言,辐射来自外部源或组件之间进行。当考虑与一些固有噪声来源和独特的组件,EMI确实在起作用。
然而,有多个影响PCB可以明显噪音,创造在严重的情况下测量和操作问题。有一些策略可以减少噪音楼在你的系统,从一些简单的处理,比如屏蔽罐到简单的电路,帮助减少噪声地板被关键部件。
噪声源和噪声地板上
一些组件(如晶体振荡器或产生时钟信号射频滤波器/放大器将多个色彩除了期望信号的输出。其他开关组件,例如切换监管机构振铃信号输出,可以导致噪音水平在你的董事会,根据其振幅。这些噪音来源是众所周知的,最好是计划在设计中解决这些噪声源。其他噪声源,如白噪声(也称为约翰逊噪声),粉红噪声,相位噪声,或者只是从其他设备不可预知的EMI,也可能存在背景噪音。
这些噪声源不能完全消除,但是你可以设计一些策略以减少他们如果你能识别主要噪声源。功率谱密度的噪声源和你的系统噪声地板,这将决定最低信号电平,可以测量或检测系统中。通过识别和抑制各种噪声来源,可以降低噪声地板到尽可能低的价值。
类似响由于开关通常是容易识别;它会显示一个阻尼振荡叠加在一个数字信号,这在时域中可以看到。小响可能低振幅和系统中仍然可以导致噪音。相位噪声等噪声来源(模拟信号),定时抖动(数字信号),强烈的铃声,可以很容易地确定和残余的涟漪在时域如果你知道寻找一个示波器跟踪。然而,看着喧闹的示波器跟踪可能隐藏一些噪声源,只能在频域中杰出。
输出频谱分析仪显示噪声地板上所需的光谱
识别噪声源和噪声测量
当你收集信号测量板,如当前前往一个组件或一个特定的电压电路的一部分,你的测量会返回一些嘈杂的信号没有你想要测量的信号。用一些聪明的频域分析,你可以区分背景噪音信号中噪声组件和确定最佳设计选择减少噪声的影响。
当你有一个嘈杂的背景信号在时域,最简单的方法来确定这种噪音的来源是通过应用傅里叶变换的数据。您的数据将显示系统各噪声源的贡献。傅里叶变换的输出可以告诉你系统中突出的噪声源。看似是混沌信号在时域实际上可能是由一些小数量的离散,董事会不相关的频率由不同的组件。这个作为一个例子所示:
确定组件在噪声地板傅里叶变换
从这张图我们可以看到,有五个不同频率的谐波噪音来源。峰值约2.5,5,7.5,10 kHz可能前四次谐波输出从一个特定的组件。如果董事会是multi-board系统的一部分,这些山峰也可能出现在董事会由于辐射EMI测试下,虽然是令人惊讶的看到如此强劲的山峰在低频率。这些山峰的可能性更大EMI进行从一个上游组件。
广泛的背景显示噪声地板上,可能是因为约翰逊噪声,虽然我们不能在如此低的折扣粉红噪声的影响频率。注意,您可以使用一个频谱分析仪来收集一个精确测量直接在频域。
收集准确的测量噪声地板需要探测系统极低噪声地板(通常以dBm)。例如,如果您的探测噪声地板-120 dBm,但你要衡量-140 dBm的信号,然后你将无法看到上面的信号噪声地板上。必须减少噪声地板至少20 dBm为了有机会看到这个信号。在这种情况下,您将需要增加信号强度,降低噪音,或两者,这样上面的信号检测一些最低信噪比。
减少噪声地板
你应该采取的策略来减少噪声实际上取决于特定的来源。在杂散谐波的情况下输出的一些组件,过滤可能足以减少这些信号的强度,这样对其他噪声源他们变得不明显的。约翰逊噪声是依赖于组件的温度,和减少这种噪声来源需要冷却的设备。这就是为什么敏感系统测量弱光信号往往是珀尔帖或液体冷却。
当你检查约翰逊噪声的影响在一个特定的组件时,您需要考虑组件的带宽。最小的等效输入噪声由于约翰逊噪声通常被指定在特定温度(通常在单位dBm / Hz),将有助于噪音楼你会测量的输出组件。组件的输入和输出之间的带宽和噪声图可以用来确定噪声楼:
由于约翰逊噪声,噪声地板方程dBm的单位
与射频组件或其他模拟电路工作时,谐波平衡分析技术可以帮助你决定如何在你的噪声频谱杂散谐波电流传播到不同的电路。当你在考虑对比结果与指定的系统噪声地板上,然后你可以决定是否应该过滤杂散谐波以满足您的测量需求。你也可以决定任何杂散谐波的强度传播到下游组件(例如,射频放大器)通过查看带宽和噪声图下游组件。
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