چگونه سطح سر و صدا را در مدار LCR کاهش دهیم؟

من به عنوان یک تأمین کننده LCR ، با مشتریان زیادی روبرو شده ام که در مدارهای LCR خود با سطح سر و صدای زیاد با چالش روبرو هستند. سر و صدا می تواند به طور قابل توجهی بر صحت و قابلیت اطمینان اندازه گیری LCR تأثیر بگذارد و منجر به قرائت نادرست و مشکلات احتمالی در عملکرد دستگاه الکترونیکی شود. در این وبلاگ ، من برخی از استراتژی های مؤثر را برای کاهش سطح سر و صدا در یک مدار LCR به اشتراک می گذارم ، و از تجربه من در صنعت استفاده می کنم.

درک منابع سر و صدا در مدارهای LCR

قبل از اینکه به راه حل ها بپردازیم ، درک منابع مشترک سر و صدای در مدارهای LCR بسیار مهم است. سر و صدا می تواند از عوامل مختلفی از جمله:

• صدای گرمایی: همچنین به عنوان جانسون - نویز Nyquist شناخته می شود ، با حرکت تصادفی الکترون ها در عناصر مقاومت به دلیل دما تولید می شود. مقدار سر و صدای حرارتی متناسب با دما ، مقاومت و پهنای باند اندازه گیری است.
• سر و صدا: این نوع نویز در دستگاه های نیمه هادی رخ می دهد و به دلیل ماهیت گسسته جریان الکترون ایجاد می شود. سر و صدای شات متناسب با میانگین جریان جریان از طریق دستگاه است.
• سر و صدا: سر و صدای سوسو ، که به آن نویز 1/F نیز گفته می شود ، در بسیاری از اجزای الکترونیکی به ویژه در مقاومت ها و ترانزیستورها شیوع دارد. چگالی طیفی قدرت وابسته به فرکانس دارد که با افزایش فرکانس کاهش می یابد.
• تداخل الکترومغناطیسی خارجی (EMI): EMI از منابع خارجی مانند خطوط برق ، فرستنده های فرکانس رادیویی (RF) و سایر دستگاه های الکترونیکی می توانند وارد مدار LCR شوند و باعث نویز شوند.

استراتژی هایی برای کاهش نویز در مدارهای LCR

1. طرح بندی مدار مناسب و زمین

• طول ردیابی را به حداقل برسانید: در تابلوهای مدار چاپی (PCB) ، طول ردیابی کوتاه تر می تواند القای و ظرفیت بین ردپاها را کاهش دهد ، که به به حداقل رساندن اتصال سر و صدا کمک می کند. اثری را برای مدار اندازه گیری LCR تا حد امکان کوتاه نگه دارید ، به خصوص آثار امپدانس بالا.
• زمینه های آنالوگ و دیجیتال جداگانه: در مدارهایی که دارای مؤلفه های آنالوگ و دیجیتال هستند ، جدا کردن زمینه های آنالوگ و دیجیتال ضروری است. این امر مانع از اتصال سر و صدای دیجیتال به مدار اندازه گیری حساس LCR آنالوگ می شود. زمین های آنالوگ و دیجیتال را در یک نقطه واحد ، معروف به یک زمین ستاره ، وصل کنید تا از حلقه های زمین جلوگیری شود.
• از هواپیماهای زمینی استفاده کنید: یک هواپیمای زمینی جامد در PCB مسیر بازگشت امپدانس کم را برای جریان فراهم می کند و به محافظت از مدار از EMI خارجی کمک می کند. مدار LCR را نزدیک به صفحه زمین قرار دهید تا منطقه حلقه به حداقل برسد و سر و صدا را کاهش دهد.

2. انتخاب مؤلفه

• اجزای کم صدا: قطعات با ویژگی های کم سر و صدا را انتخاب کنید. برای مقاومت ها ، به جای مقاومت های ترکیب کربن ، مقاومت های کمتری از فلز را انتخاب کنید ، زیرا دومی تمایل به ایجاد نویز سوسو بیشتر دارند. در مورد ترانزیستورها و مدارهای مجتمع ، به دنبال دستگاه هایی با مشخصات نویز 1/F کم باشید.
• اجزای فیلتر کننده: برای کاهش نویز ، اجزای فیلتر مانند خازن و سلف را در مدار ترکیب کنید. به عنوان مثال ، یک خازن بای پس می تواند در سراسر پین های منبع تغذیه متر LCR یا سایر اجزای فعال قرار گیرد تا سر و صدای فرکانس بالا فیلتر شود. از فیلتر LC می توان برای سرکوب نویز در یک محدوده فرکانس خاص استفاده کرد.

3.

• قفس فارادی: برای اندازه گیری LCR با دقت ، محصور کردن مدار در قفس فارادی می تواند به طور موثری آن را از EMI خارجی محافظت کند. قفس Faraday یک محفظه رسانا است که میدان های الکتریکی خارجی را مسدود می کند. این می تواند از ورق های فلزی یا مش سیم ساخته شود.
• کابل های محافظ: از کابل های محافظ برای اتصال متر LCR به مدار تحت آزمایش استفاده کنید. سپر کابل باید به درستی پایه گذاری شود تا از اتصال سر و صدای خارجی به کابل جلوگیری شود.

4. میانگین سیگنال

• میانگین سخت افزار: بسیاری از متر های LCR مدرن ، مانندPM6304 FLUKE LCR متر، قابلیت های میانگین سخت افزار را ارائه دهید. با استفاده از چندین اندازه گیری و میانگین آنها ، سر و صدای تصادفی کاهش می یابد. هرچه اندازه گیری های بیشتری به طور متوسط ​​انجام شود ، در نتیجه نهایی سطح سر و صدا پایین تر می شود.
• میانگین نرم افزار: علاوه بر میانگین سخت افزار ، از الگوریتم های نرم افزاری می توان برای میانگین بیشتر داده های اندازه گیری شده استفاده کرد. این کار را می توان با استفاده از نرم افزاری ارائه شده با نرم افزار LCR یا نرم افزار سفارشی انجام داد.

5 انتخاب فرکانس

• از فرکانس های مستعد جلوگیری کنید: برخی از فرکانس ها به دلیل تداخل خارجی یا ویژگی های اجزای مدار ممکن است مستعد ابتلا به سر و صدا باشند. با انتخاب فرکانس اندازه گیری که کمتر از نویز تحت تأثیر قرار می گیرد ، می توان سطح سر و صدای کلی در اندازه گیری LCR را کاهش داد. به عنوان مثال ، اگر تداخل RF قوی در فرکانس خاص وجود دارد ، فرکانس متفاوتی را برای اندازه گیری LCR انتخاب کنید.
• از فیلترهای باریک - پهنای باند استفاده کنید: برای محدود کردن دامنه فرکانس اندازه گیری ، از فیلترهای پهنای باند در مدار اندازه گیری استفاده کنید. این می تواند به کاهش میزان سر و صدای موجود در خارج از باند فرکانس مورد نظر کمک کند.

مطالعات موردی

بیایید نگاهی به برخی از نمونه های واقعی جهانی در مورد نحوه استفاده از این استراتژی ها برای کاهش نویز در مدارهای LCR بیندازیم.

• مورد 1: تولید کننده سنسورهای الکترونیکی در مدار اندازه گیری LCR سطح سر و صدای بالایی را تجربه می کرد ، که این امر بر صحت کالیبراسیون سنسور آنها تأثیر می گذاشت. آنها با اجرای تکنیک های مناسب برای زمین ، استفاده از مقاومت کم و نویز و محافظت از مدار با قفس Faraday ، آنها توانستند بیش از 50 ٪ سطح نویز را کاهش دهند و در نتیجه اندازه گیری سنسور دقیق تری داشته باشند.
• مورد 2: یک آزمایشگاه تحقیقاتی استفاده می کرد4263B Agilent LCR متر ، 100 هرتز تا 100 کیلوهرتزبرای اندازه گیری امپدانس اجزای فرکانس بالا. آنها از طریق فرستنده های RF در نزدیکی با EMI خارجی روبرو بودند. آنها با استفاده از کابل های محافظ و تنظیم فرکانس اندازه گیری برای جلوگیری از فرکانس تداخل ، آنها توانستند اندازه گیری های مطمئن تر و بدون سر و صدا را بدست آورند.

پایان

کاهش سطح نویز در یک مدار LCR یک فرآیند چند منظوره است که به ترکیبی از طراحی مناسب مدار ، انتخاب مؤلفه ، محافظ و تکنیک های پردازش سیگنال نیاز دارد. با درک منابع سر و صدا و اجرای استراتژی های ذکر شده در این وبلاگ ، می توانید دقت و قابلیت اطمینان اندازه گیری LCR خود را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید.

من به عنوان یک تأمین کننده LCR ، متعهد هستم که متر و اجزای LCR با کیفیت بالا و مؤلفه هایی را برای به حداقل رساندن نویز و ارائه نتایج دقیق ارائه دهم. اگر در مدارهای LCR خود با مشکلات سر و صدا روبرو هستید یا به دنبال متر مناسب LCR برای برنامه خود هستید ، مانند4287a agilent lcr متر ، 1 مگاهرتز - 3 گیگاهرتز، لطفاً برای اطلاعات بیشتر با من تماس بگیرید و در مورد الزامات خاص خود صحبت کنید. من اینجا هستم تا به شما در یافتن بهترین راه حل ها برای نیازهای اندازه گیری LCR خود کمک کنم.

منابع

• Horowitz ، P. ، & Hill ، W. (1989). هنر الکترونیک. انتشارات دانشگاه کمبریج.
• OTT ، HW (2009). تکنیک های کاهش نویز در سیستم های الکترونیکی. ویلی - بینابینی.
• پل ، CR (2006). آشنایی با سازگاری الکترومغناطیسی. ویلی - بینابینی.