对讲系统的每个信号都需要一个返回通路,将信号从接收端送回源端,构成电流回路。当数字器件在高速开关状态下,电源和地平面上会出现瞬间变化的噪声电流,从而引起噪声电压。ip网络对讲系统电源噪声原因有三个方面:同步开关噪声、非理想电源分配系统的阻抗影响、谐振和边缘效应。
1、同步开关
噪声同步开关噪声就是当多个器件同时切换开关状态,就会产生瞬间变化的电流,在回流途径上存在电感,从而产生噪声电压。由于芯片封装地线与地平面之间存在寄生电感,变化的电流会在芯片的参考地与地平面之间产生压降,造成芯片与系统的地电平不一致,称为地弹。同步开关噪声会使电路工作电源电压发生较大偏移,导致工作异常,也会影响门电路的输出信号,使其产生畸变,可能会使信号边沿产生延迟,导致时序错乱,另外当多个芯片共用电源线和地线时,一个芯片的同步开关噪声会沿着电源分配系统传导,影响其他芯片。
2、非理想电源分配系统的阻抗影响
非理想电源分配系统的阻抗影响表现在实际电源分配系统中存在电感,电源阻抗较大,负载电流变化时,电压波动较大,导致电源分配系统的不稳定。
3、谐振和边缘效应
电源分配系统可以看作是由众多电容和电感构成的网络,存在谐振与边缘效应。一定频率下,电容电感产生谐振,影响电源层阻抗,称为谐振效应。边缘效应是指边缘反射和辐射现象。电源噪声既与芯片及封装有关,也与PCB板级设计有关。
PCB板级设计中常用的措施有:减少电源和地平面的距离,增加电源和地之间的耦合;减小电源和地引线的长度,较远的电源和地信号尽量使用过孔和电源层或地层连接;增加引线宽度,减少阻抗;提供完整的参考平面,合理使用旁路电容,缩短回流路径;关键信号采用差分传输;添加去耦电容,降低电源阻抗,抑制高频噪声,减小边缘电磁辐射。
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