在我的第一個電氣工程實(shí)驗(yàn)室中,我們建立了一個去抖動開關(guān)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(chǎn)品性能特別令人沮喪的影響之一。
什么是振鈴效應(yīng)?
當(dāng)我們談?wù)?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB時,或者在其他電子系統(tǒng)中,振鈴是一種電壓或電流輸出,當(dāng)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(yīng),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(nèi)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(dāng)使用交流開關(guān)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?qū)е抡疋彛?/strong>
除電源外,振鈴源取決于您的跡線是“長”還是短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),如果往返傳播時間(到負(fù)載和返回)與數(shù)字電路中的信號上升時間相當(dāng),則跡線被認(rèn)為是“長的”。如果您正在使用帶狀線或微帶線,這有點(diǎn)復(fù)雜,我建議使用Glen Dash的頁面作為線長的起點(diǎn),并盡量減少傳輸線效應(yīng),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(dǎo)致寄生元件在其特征頻域產(chǎn)生共振,從而在輸出中產(chǎn)生振鈴效應(yīng)。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。
信號噪音讓我對本科生產(chǎn)生了不成比例的焦慮,但是一旦你進(jìn)入了工業(yè)界,就會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。
振鈴如何影響我系統(tǒng)?
如果你因?yàn)猷须s的示波器而沒有遭受存在的危機(jī),那就太好了。你的治療費(fèi)用會低得多。即便如此,振鈴會對您的生活和產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響。
EMI增加:振鈴可能并且經(jīng)常會產(chǎn)生噪聲和干擾。 EMI可以在整個電路板上輻射或傳導(dǎo),伴隨著所有相關(guān)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(dǎo)致產(chǎn)品功耗的相應(yīng)增加(以及更短的電池壽命),而且電路板上的組件也會經(jīng)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(biāo)的性能。由于建立時間導(dǎo)致輸出滯后,因此電路的響應(yīng)性會下降。輸出的分辨率也會更差。
如果你有數(shù)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(jié)合,您可能會出現(xiàn)錯誤和數(shù)據(jù)損壞。
聲音反饋:音頻和視頻應(yīng)用中出現(xiàn)振鈴的特殊情況。紋波發(fā)生在可聽范圍內(nèi),并在輸出中聽到。它還會在視頻顯示中創(chuàng)建可見的瑕疵。
在音頻和視頻應(yīng)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(tǒng)性能方面,響鈴可能會從煩人到災(zāi)難變化。優(yōu)化您的設(shè)計(jì)會使性能和輸出產(chǎn)生巨大差異。首先,您希望減少寄生電感和電容。您應(yīng)該最小化節(jié)點(diǎn)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(yīng)用而異,我建議從德州儀器的技術(shù)文章開始,就一系列應(yīng)用提出非常具體的建議。
雖然任何現(xiàn)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(yīng)對最重要的挑戰(zhàn),而不是在優(yōu)化電路板的所有參數(shù)時進(jìn)行設(shè)計(jì)操作。
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