روش‌های كاهش نويز در مدارهای الكترونيكی

مقدمه 
به جرأت مي توان گفت كه طراحي منطق يك مدار الكترونيكي تنها قسمت كوچكي از كل كاري است كه براي توليد صنعتي آن مدار صورت مي گيرد .
نكاتي از قبيل در نظر گرقتن اثر قطعات بكار رفته در مدار ، طراحي محافظ 1 براي قسمت مختلف مدار ، بكار بردن روش‌هايي براي كم كردن اثر نويز در مدارها ، طراحي مدار چاپي با رعايت استاندارد لازم ( براي كاهش تداخل الكترو مغناطيسي ) انتخاب نوع آي سي‌هاي به كار رفته در مدار ، طراحي فيلتر براي قسمت‌هاي مختلف مدار ، وجز آن ، همه و همه از مسائلي هستند كه در كارامد بودن مدار اثر سرنوشت سازي دارند . شايد به همين علت است كه كمتر كسي پس از طراحي مدار روي كاغذ ، جرئت مي كند اقدام به ساختن آن كند .
اين مقاله به يكي از اين مسائل يعني كاهش اثر نويز در مدارهاي الكترونيكي پرداخته است ، آن هم از ديدگاهي خاص يعني عرضه روش‌هاي عملي براي اين مقصود . براي بررسي دقيق تر ، گذراندن درس سازگاري الكترو مغناطيسي (EMC) توصيه مي شود .
سيستم‌هاي الكترنيكي بايد طوري طراحي و ساخته شوند كه دو شرط زير را داشته باشند .
1- خود منبع نويز نباشند . ( قسمت‌هاي ديجيتالي مدار ، فرستنده‌هاي راديويي ، و كامپيوترها ، نمونه‌هايي از منابع نويز اند )
2- به نويز خارجي حساس نباشند .
به عبارت ديگر سيستم‌هاي الكترونيكي بايد بتوانند در شرايط صنعتي به خوبي كار كنند و نويز سيتم‌هاي الكتريكي و الكترونيكي ديگر ( مانند لامپ‌هاي فلورسنت و نئون ، خطوط قدرت ، فرستنده‌ها ، وسايل الكترونيك ديجيتال و جز آن) روي آنها اثري نداشته باشد . از طرفي خود اين سيستم‌ها بايد طوري طراحي شوند كه قسمتي از آنها روي قسمت‌هاي ديگر تداخل ايجاد نكند .

سازگاري الكترو مغناطيسي (EMC)
يك سيستم الكتريكي وقتي داراي سازگاري الكترو مغناطيسي است كه بتواند در محيط الكترو مغناطيسي مورد نظر به خوبي كار كند و خود منبع نويز نباشد .
با توجه به اهميت EMC ، استاندردهاي متفاوتي را مراجع ذيصلاح براي دستگاه‌هاي الكترونيكي وضع كرده اند . براي مثال FCC 2 استانداردهايي را براي حداكثر تشعشع الكترو مغناطيسي وسايل الكترونيكي دارد و لازم است اين استانداردها به دقت رعايت شوند و گرنه دستگاه‌هاي ساخته شده اجازه ندارند به بازار عرضه شوند . عوامل لازم براي تاثير نويز عبارتند از : منبع نويز ، كانال كوپلاژ  و گيرنده نويز .
نويز به روش‌هاي زير به سيستم‌هاي الكترونيكي نفوذ مي كند .
● كوپلاژ توسط ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي ( و الكترو مغناطيسي ) مانند تشعشع الكترو مغناطيسي .
● كوپلاژ هدايتي مانند انتقال نويز از طريق خط تغذيه مشترك .
روش‌هاي مختلفي براي كاهش اثر نويز در مدارهاي الكتريكي وجود دارد . در اين مقاله تعدادي از اين روش‌ها را به اجمال بررسي مي كنيم و تحقيق بيشتر و دقيق تر را به خواننده وامي گذاريم .
1 زمين كردن صحيح 
همانطور كه مي دانيد كابل‌هاي استاندارد تغذيه سه سيم دارند : فاز ، نول ، و سيم زمين . سيم زمين معمولاً به (( چاه زمين )) ساختمان متصل مي شود و در پتانسيل زمين قرار دارد . معمولاً بدنه دستگاه‌هاي الكتريكي به سيم متصل مي شوند تا از حوادثي مانند برق گرفتگي جلوگيري شود .
برخي از نكات مهمي كه در طراحي زمين سيستم‌هاي الكترونيكي وجود دارد در ادامه بيان مي شود .
1.1 كاهش امپداني مشترك 
هنگام طراحي مدار ، مي توان به دو صورت قسمت‌هاي مختلف را به زمين متصل كرد .
در نگاه اول ممكن است تفاوتي بين اين دو روش مشاهده نشود اما از آنجايي كه‌هادي‌هاي به كار رفته براي اتصال زمين ،‌هادي كامل نيستند ، امپدانسي بين هر قسمت مدار و زمين وجود دارد . مي توان ديد كه در اتصال سري زمين ، يك امپدانس مشترك بين گروه‌هاي زمين مدار وجود دارد . بنابراين تغيرات سريع جريان تغذيه در مدارهاي 1 و 2 باعث تغيير پتانسيل زمين مدار 3 مي شود و بدين ترتيب مي توانند در مدار 3 ايجاد تداخل كنند .
اما اگر قسمت‌هاي مختلف مدار را به صورت موازي زمين كنيم ، اين مشكل برطرف مي شود .
روش ديگر براي كاهش امپدانس مشترك استفاده از (( صفحه زمين )) است .
صفحه زمين يك لايه‌هادي با عرض زياد است كه امپدانس بسيار كمي دارد .
در صورتي كه صفحه زمين در دسترس باشد ، مي توان از (( زمين چند نقطه اي )) استفاده كرد .
توجه به اين نكته بسيار مهم است كه صفحه زمين بايد خود داراي امپدانس بسيار كمي باشد تا بتواند يك زمين خوب براي مدار به حساب آيد . مثلاً در طراحي بردهاي چند لايه معمولاً يكي از لايه‌هاي برد را به طور كامل به صفحه زمين اختصاص مي دهند .
توصيه 1: اگر فركانس كار مدارتان كمتر از 1 مگاهر تز است ، از زمين تك نقطه اي استفاده كنيد .
توصيه 2: اگر فركانس كار مدارتان بيشتر از 10 مگاهرتز است ، از زمين چند نقطه‌اي استفاده كنيد .
توصيه 3: اگر فركانس كار مدارتان بين 1 مگاهرتز و 10 مگاهرتز است و اگر طول سيم‌هاي زمين كمتر از 20/0 است ، از زمين تك نقطه اي استفاده كنيد .
توصيه 4: براي مدارهاي ديجيتال از زمين چند نقطه اي استفاده كنيد ( به علت پهناي باند زياد اين مدارها ) .
توصيه 5: اگر مدارتان داراي طيف فركانس وسيعي است ، از ((زمين هيبريد)) استفاده كنيد . اين مدار در فركانس‌هاي پايين به صورت تك نقطه اي زمين مي باشد .
توصيه 6: اگر مدارتان قطعات الكترونيكي متنوعي را در خود دارد ، آن را به قسمت‌هاي زير تقسيم كنيد و سيم‌هاي زمين هر قسمت را جداگانه به يكديگر متصل كنيد :
1- قسمت آنالوگ
2- قسمت ديجيتال
3- قسمت نويزي (رله‌ها ، موتورها و مانند آن)
4- زمين سخت افزاري


1.2 اجتناب از حلقه زمين 

نكته ديگر در طراحي زمين مدار ، جلوگيري از به وجود آمدن حلقه‌هاي زمين است . اگر در مدار حلقه زمين تشكيل شود ، در اين حلقه بر اثر ميدان‌هاي الكترو مغتاطيسي مزاحم ، نويز القا مي شود .
روش‌هاي زير براي قطع حلقه زمين پيشنهاد مي شود :
1- مي توانيد براي از بين بردن كوپلاژ الكتريكي در مدار از ترانس به شكل 9 استفاده كنيد .
2- مي توانيد كوپلاژ الكتريكي را با كوپلاژ نوري جايگزين كنيد . اين روش به علت خطي نبودن براي مدارهاي ديجيتال مناسب است
3- مي توانيد از تقويت كننده تفاضلي يا شبه تفاضلي در مدار استفاده كنيد.
در اين صورت نويز كه روي هر دو ورودي تقويت كننده وجود دارد به شدت تضعيف مي شود و مي توان گيرنده را float به حساب آورد.

با كمي دقت مي توان ديد كه بهره مدار براي سيگنال Vs برابر 1+R2/R1 و براي ولتاژ مشترك نويز 1 است.
4- متعادل كردن (Balancing) : در شرايطي كه بتوان از دو منبع سيگنال در مدار استفاده كرد ، مي توان با متعادل كردن مصرف كننده ، اثر نويز مشترك را حذف كرد .
نويز القا شده روي دو‌هادي در كل يكديگر را خنثي مي كنند .
5- استفاده از زمين هيبريد : در اين سيستم بدنه دستگاه در فركانس 50 هرتز به زمين متصل شده است ، اما براي فركانس‌هاي بالاتر حلقه زمين وجود ندارد .
6- با استفاده از چوك طولي (بالون) : استفاده از يك چوك باعث مي شود كه سيگنال‌هاي ديفرانسيلي به خوبي عبور كنند و سيگنال‌هاي مشترك به شدت تضعيف شوند . استفاده از اين روش براي فركانس‌هاي بيشتر از 10 مگاهر به علت خاصيت خازني سيم پيچ‌ها مطلوب نيست .
7- استفاده از آي سي‌هاي تقويت كننده‌هاي جداساز : اين آي سي‌ها گران قيمت كه پهناي باندي در حدود 60 كيلوهرتز دارند ، مي توانند به خوبي براي جدا كردن دو قسمت مدار به كار روند .

2 استفاده از حفاظ (شيلد)

يكي از روش‌هاي جلوگيري از تداخل در مدارها استفاده از حفاظ است . براي مشاهده روش‌هاي به كار بردن حفاظ ، ابتدا كوپلاژهاي خازني و سلفي در مدار را بررسي مي كنيم .
1.2 كوپلاژ خازني 
از آنجا كه بين هر دو‌هادي نزديك به هم كوپلاژ خازني وجود دارد تغييرات ولتاژ در يكي ، روي‌هادي ديگر تاثير مي گذارد .
همانطور كه مشاهده مي شود بين هر دو سيم مجاور و هر سيم و زمين ، كوپلاژ خازني وجود دارد . اين كوپلاژ در مورد اول باعث ايجاد همشنوي مي شود . بدون بررسي دقيق مي توان گفت كه با افزايش ارتفاع سيم‌ها از سطح زمين ، افزايش امپدانس سيم دوم ، افزايش طول سيم‌ها و افزايش فركانس Xcap افزايش پيدا مي كند و با افزايش فاصله دو سيم Xcap كاهش پيدا مي كند .
توصيه 7 : در طراحي PCB خط‌هايي را كه تغيرات سريع دارند (مانند ساعت مدار) دور از خطوط حساس مدار (مانند قسمت‌هاي حساس آنالوگ ، Reset يا I/O) قرار دهيد .
توصيه 8 : در طراحي PCB در طرفين خطوطي كه تغيرات سريع دارند از خطوط زمين استفاده كنيد . اين خطوط مانند حفاظ عمل مي كنند و باعث كاهش اثر روي قسمت‌هاي ديگر مدار مي شوند .
توصيه 9 : طول خطوط سيگنال بين كيت‌ها را حداكثر 15 الي 25 سانتي متر انتخاب كنيد . اگر از صفحه زمين استفاده مي كنيد طول اين خطوط را مي توانيد حداكثر تا 50 سانتي متر انتخاب كنيد .
توصيه 10 : اگر امپدانس ورودي گيت‌هاي و امپدانس مشخصه‌هادي در مدارهاي ديجيتال يكي باشند ، موج برگشتي نخواهيم داشت و ولتاژ اعمال شده به سرعت پايدار خواهد شد . بنابراين پيشنهاد مي شود كه امپدانس ورودي گيت‌ها را با استفاده از موارد زير تصحيح كنيد (به اين كار پاياندهي4 خطوط ديجيتال مي گويند) . تذكر اين نكته لازم است كه امپدانس مشخصه خطوط PCB حدود 100 است .
توصيه 11 : هنگام بستن مدارهاي Wire Wrap از بردهايي استفاده كنيد كه داراي صفحه زمين اند . اگر چنين بردهايي را در اختيار نداريد ، از خطوط متعدد زمين استفاده كنيد . با توجه به طبيعت خاص مدارهاي ديجيتال بهتر است بدون توجه به ايجاد حلقه زمين ، شبكه اي از خطوط زمين در سطح مدار ايجاد كنيد . ايجاد نوارهاي پهن زمين (بوسيله سيم‌هاي متعدد) نيز مي توان مفيد باشد .
توصيه 12 : هنگام بستن سيم‌ها در مدارهاي Wire Wrap ، ابتدا طولاني ترين سيم‌ها را ببنديد . به اين وسيله طولاني ترين سيم‌ها به صفحه زمين نزديك تر خواهند بود .
توصيه 13 : به فكر زيبا شدن مدار نباشد و هميشه از كوتاه ترين مسير براي سيم بندي استفاده كنيد .
توصيه 14 : كنار سيم‌هايي كه تغييرات سريع دارند (مانند ساعت ) سيم‌هاي زمين قرار دهيد .
توصيه 15 : براي سيم‌هاي رفت و برگشت سيگنال ، از سيم‌هاي Twisted Pair استفاده كنيد .
توصيه 16 : به ازاي هر 1 متر موازي بودن با سيم تغذيه ، سيم‌هاي سيگنال معمولي بايد 5/2 سانتي متر و سيم‌هاي سيگنال حساس بايد 25 سانتي متر فاصله داشته باشند.

تاثير حفاظ روي كوپلاژ خازني 
حفاظ باعث بسته شدن جريان نويز و هدايت آن به سمت زمين مي شود .
توصيه 17 : حفاظ را به خوبي زمين كنيد . سعي كنيد مقدار سيم خارج از حفاظ به حداقل برسد .
توصيه 18 : زمين كردن حفاظ بايد در يك نقطه انجام شود تا حلقه زمين ايجاد نشود ، اما در فركانس‌هاي بالاتر از 1 مگاهرتز يا در كابل‌هايي كه طول شان بزرگتر از 20/ است را در دو طرف ، زمين مي كنيم و اگر طول كابل خيلي زياد باشد در هر 20/ حفاظ را زمين مي كنيم .
توصيه 19 : توجه كنيد كه جريان نويز منبع تدخلي از راه حفاظ به زمين مي رود . بنابراين حفاظ را مسير عبور جريان سيگنال نكنيد . مثلا زمين كردن حفاظ در نقطه A باعث عبور جريان نويز از سيم‌هاي سيگنال مي شود و بهتر است حفاظ در نقطه B زمين شود .
توصيه 20 : اگر منبع سيگنال float است و بار زمين شده است ، حفاظ را در طرف بار زمين كنيد ، و اگر منبع سيگنال زمين شده است و بار float است حفاظ را در طرف منبع زمين كنيد .
توصيه 21 : يكي ديگر از مواردي كه ممكن است حفاظ ، مسير عبور جريان شود. وقتي فركانس از چند كيلوهرتز بالاتر رود به علت القاي متقابل بين حفاظ و سيم حامل جريان ، جريان سيگنال از حفاظ عبور خواهد كرد . بنابراين بايد از به كار بردن اين تركيب‌ها اجتناب كنيد .
2.2 كوپلاژ سلفي (مغناطيسي)
هر دو سيم مجاور به علت القاي متقابل ممكن است در يكديگر ايجاد تداخل كنند . امپدانس كوپلاژ بين دو سيم با افزايش فركانس يا ارتفاع از سطح زمين يا طول دو سيم افزايش مي يابد و با افزايش فاصله دو سيم و امپدانس سيم قرباني5 ، كاهش پيدا مي‌كند .
با توجه به ماهيت مغناطيسي اين كوپلا ، حفاظ روي آن تاثيري ندارد .
توصيه 22 : براي كاهش كوپلاژ مغناطيسي سعي كنيد سطح حلقه‌هاي مدار را كاهش دهيد .
توصيه 23 : براي مقابله با كوپلاژ مغناطيسي و الكتريكي مي توان از كابل‌هاي Twinax (Shielded Twisted Pair) استفاده كرد.
كابل‌هاي Triax نيز براي اين كار مناسب اند .
توصيه 24 : زمين كردن مدار از يك طرف ، اهميت بسيار دارد ، زيرا كوپلاژ مغناطيسي به سطح حلقه حساس است بنابراين براي كاهش كوپلاژ مغناطيسي از روش‌هاي قطع حلقه استفاده كنيد .
توصيه 25 : هنگام استفاده از كابل‌هاي تخت6 بين هر دو سيم سيگنال از يك سيم زمين استفاده كنيد . اگر لازم است چند كابل تخت روي هم قرار داده شوند ، حتما از يك فاصله گذار7 بين آنها استفاده كنيد ، زيرا در اين حالت ، زمين‌هاي متعدد كمكي به كاهش همشنوي8 نمي كنند .
توصيه 26 : براي حفاظ ، در مجموع فولاد (به شرط اينكه ضخامتش بيشتر از 1 ميلي متر باشد) مناسب تر از مس يا آلومينيوم است . براي مقابله با ميدان مغناطيسي فركانس پايين از موادي با پايين تر (فولاد يا آلياژ نيكل ، مومتال و پرمالوي) استفاده كنيد . براي مقابله با ميدان‌هاي فركانس بالا (بيشتر از چند صد كيلوهرتز) از مس يا آلومينيوم استفاده كنيد . در مواردي كه شدت ميدان مغناطيسي خيلي زياد است از حفاظ چند لايه استفاده كنيد .
توصيه 27 : سعي كنيد حفاظ هيچ منفذي به خارج نداشته باشد ، زيرا در غير اين صورت كارايي آن افت مي كند . در شرايطي كه واقعا نياز به منفذ داريد ، (مثلا براي عبور سيم از جعبه كامپيوتر) سعي كنيد سطح تماس درزها را بيشتر كنيد تا ميدان مغناطيسي نفوذ كمتري به داخل داشته باشد . همچنين قسمت‌هاي منتشر كننده يا جذب كننده نويز را دور از منافذ قرار دهيد .
توصيه 28 : براي آب بندي كردن منافذ از Gasket استفاده كنيد . Gasket مانند واشر راه نفوذ ميدان مغناطيسي را مي بندد (چه به سمت داخل و چه به سمت خارج).
توصيه 29 : اگر لازم است سيمي از حفاظ عبور كند ، بايد حتماً آن را از فيلتر عبور دهيد .
كاهش امپدانس سيستم توزيع تغذيه زمين 
يكي از نكات مهم در طراحي مدار كاهش امپدانس مشخصه سيستم توزيع تغذيه زمين است . براي اين كار بايد ملاحظات زيادي در طراحي مدارها به ويژه PCB در نظر گرفته شود . به عنوان مقدمه امپدانس مشخصه چند سيستم را بررسي مي كنيم .
با توجه به مطالب ذكر شده براي ساخت PCB توصيه‌هايي وجود دارد :
توصيه 30 : يك خط مسي به ضخامت 1 ميلي متر روي PCB حدودا m /cm 5 مقاومت ، pf/cm 1 ظرفيت خازني ، و nH/cm 7 ضريب سلفي دارد . بنابراين تا جايي كه ممكن است از طول خطوط PCB كم كنيد و عرض آنها را بزرگ انتخاب كنيد . يك طراحي خوب براي PCB بايد فقط جاهاي لازم را از مس پاك كند و جاي خالي بدون مس بي استفاده نداشته باشد .
توصيه 31 : پهناي باند فركانس پالس‌هاي ديجيتالي تقريبا هيچ ربطي به فركانس پالس ندارد ! بلكه زمان خيز9 پالس است كه پهناي باند فركانس آن را مشخص مي كند .
بنابراين يك پالس ديجيتال با tr=3ns (مانند گيت‌هاي AS) پهناي باندي در حدود 100 مگاهرتز دارد . بنابراين كاهش امپدانس مشخصه در مدارهاي ديجيتالي اهميت زيادي دارد .
توصيه 32 : اگر مي توانيد از برد چند لايه استفاده كنيد ، يك لايه كامل را به صفحه زمين و يك لايه را به منبع تغذيه اختصاص دهيد .
توصيه 33 :اگر از برد دو لايه استفاده مي كنيد ، يك طرف برد را به طور كامل به زمين اختصاص دهيد و در طرف ديگر با استفاده از خطوط پهن تغذيه آي سي‌ها را تغذيه كنيد .
توصيه 34 : اگر مجبور ايد كه از برد يك لايه استفاده كنيد ، 50 تا 60 درصد سطح برد را به صفحه زمين اختصاص دهيد . اگر اين كار براي تان ممكنت نيست از شبكه زمين استفاده كنيد .
توصيه 35 : در بردهاي يك رو سعي كنيد از خطوط پهن زمين و تغذيه كه حتي‌الامكان به يكديگر نزديك باشند استفاده كنيد . براي اين منظور مي توانيد مانند از سطح زمين زير آي سي‌ها استفاده كنيد .
توصيه 36 : اصولا براي كاهش اندوكتانس بايد در كاهش طول و افزايش عرض كسي ، كم كردن سطح حلقه و استفاده از مسيرهاي موازي زمين كوشيد .
توصيه 37 : در مدارهاي ديجيتال حتما از شبكه زمين استفاده كنيد . سعي كنيد عرض پنجره‌ها بين 1 تا 5 سانتي متر باشد و يا به طور ثابت در فاصله بين آي سي‌ها شبكه زمين ايجاد كنيد . سعي كنيد خطوط عمودي پنجره‌ها را از يك سمت برد و خطوط عمودي را از سمت ديگر عبور دهيد .
توصيه 38 : در طراحي PCB سعي كنيد آرايش قسمت‌هاي كم فركانس و با فركانس متوسط و بالا قسمت فركانس بالا هر چه بيشتر به صفحه زمين نزديك باشد .
توصيه 39 : قسمت‌هاي مختلف مدار را از يكديگر جدا كنيد و سعي كنيد جريان قسمت ازمدار (مثلا قسمت ديجيتال) از قسمت‌هاي ديگر (مثلا آنالوگ) عبور نكند . مي توان يك طراحي مناسب را مشاهده كرد.
3 فيلتر كردن 
يكي ديگر از روش‌هاي كاهش اثر تداخل الكترو مغناطيسي در مدار استفده از فيلتر است . براي فيلتر كردن مي توان از مدارهاي LC و RC استفاده كرد .
هنگام استفاده از مدارهاي LC بايد توجه داشت كه اولا بايد خيلي پايين تر از باند عبور مدار متصل به فيلتر باشد و ثانيا بزرگتر از 5/0 باشد .
نمونه اي از استفاده فيلتر CRC و CLC را (كه بهتر از RC و LC هستند) مشاهده مي كنيد . وظيفه اين فيلترها حذف spike‌هاي مدارهاي ديگر و جلوگيري از خروج spike‌هاي خود مدار به خارج است . قابل توجه است كه فيلتر CLC قدرت بيشتري دارد و علاوه بر آن افت ولتاژ آن كمتر از CRC است .
توصيه 40 : با توجه به اينكه در فركانس‌هاي بالا خازن‌ها خاصيت سلفي و سلف‌ها خاصيت خازني پيدا مي كنند در انتخاب خازن براي حذف فركانس‌هاي بالا دقت كنيد . خازن‌هاي ميكا ، سراميك ، و تفلون با توجه به اينكه كيفيت بالا و فركانس تشديد زيادي دارند براي اين منظور مناسب اند .
توصيه 41 : هنگام قرار داد خازن بايد تا حد امكان پايه آن را كوتاه كرد .
از طرفي طول مسير اتصال خازن به زمين و پايه تغذيه الكتريكي آي سي بايد تا حد امكان كوتاه باشد . دقت كنيد كه به علت وجود فركانس‌هاي بالا در مدار (فركانس‌هاي تداخلي و فركانس‌هاي توليد شده توسط قسمت‌هاي ديجيتال) بايد به اين توصيه توجه بسيار كرد .
توصيه 42 : به محل قرار گرفتن خازن در مدار دقت كنيد . مثلا قرار گرفتن بار خازني در اميتر ترانزيستور باعث مي شود كه مدار استعداد نوسان پيدا كند .
توصيه 43 : سيم‌هايي را كه از فيلتر عبور داده ايد از منابع نويز و ساير سيم‌ها دور نگه داريد . همچنين سيم‌هايي را كه از خارج دستگاه وارد مي شوند ، بلافاصله از فيلتر عبور دهيد.
توصيه 44 : در طراحي PCB بزرگ (كه داراي I/O هستند) سعي كنيد صفحه يا نوار زمين را تا كنار رابطI/O ادامه دهيد و زمين رابط را مستقيما از همان جا بگيريد.

نكاتي درباره انتخاب نوع آي سي‌هاي ديجيتال 
همانطور كه گفته شد يكي از عوامل مهم در ايجاد تداخل ، زمان خيز پالس‌هاي ديجيتال مدار است . با توجه به اينكه اين پارامترها در آي سي‌هاي مختلف متفاوت است سعي كنيد با توجه به كاربرد خود ، نوع مناسب آي سي ديجيتال را انتخاب كنيد كه تا حد امكان زمان خيز بزرگ شود .
عوامل موثر در حساسيت به نويز در آي سي‌هاي ديجيتال عبارتند از :
1. سطوح ولتاژ VOH و VIH و VOL و VIL : هر چه اختلاف VL و VH بيشتر باشد ، احتمال تاثير نويز و مخدوش شدن سيگنال‌هاي ديجيتالي كمتر مي شود . حداقل و حداكثر محدوده VI و VH به همراه مقدار اسمي آنها براي خانواده‌هاي مختلف ديجيتال آورده شده است .
2. سرعت گيت : هر چقدر سرعت گيت بيشتر باشد بيشتر به spike‌ها جواب مي‌دهد . بنابراين اگر واقعا به سرعت زياد احتياج نداريد از گيت‌هاي كند (مانند CMOS) استفاده كنيد .
3. امپدانس خروجي : هر چقدر امپدانس خروجي گيت بيشتر باشد ايجاد تداخل روي آن بيشتر خواهد شد . بنابراين گيت‌هاي TTL (با امپدانس خروجي 10 ) در اين زمينه بهتر از گيت‌هاي CMOS ( با امپدانس خروجي 100 ) هستند .
توصيه 45 : براي كاربدهاي معمولي با سرعت و مصرف توان قابل قبول از گيت‌هاي HC استفاده كنيد . زمان خيز اين گيت‌ها حدود ns 60 است و مصرف انرژي كمي دارند . نوع HCT اين خانواده با TTL نيز سازگار است .
در مجموع از نظر حساسيت به نويز ، خاواده‌هاي ديجيتال به اين ترتيب رده بندي مي شوند :
ECL TTL و HSCMOS CMOS
از نظر ايجاد نويز روي تغذيه نيز به اين ترتيب رده بندي مي شوند :
ECL CMOS HSCMOS و TTL
( اگر بار خازني قابل صرف نظر باشد )
CMOS ECL HSCMOS و TTL
(اگر بار خازني وجود داشته باشد )
توصيه 46 : اگر سرعت خانواده (T) HC برايتان مناسب نيست از خانواده AC استفاده كنيد كه مصرف توان كمي دارند . خانواده ACT با TTL نيز سازگار است .
توصيه 47 : سعي كنيد كمتر از گيت‌هاي LS استفاده كنيد و به جاي آنها از گيت‌هاي ALS و يا (T) HC استفاده كنيد .
دكوپلينگ مدارهاي ديجيتال 
توصيه 48 : خازن انتخابي براي دكوپلينگ بايد با امپدانس كم در محدوده f=1/t تا BW=1/NT باشد . براي خانواده‌هاي HC و LS خازن‌هاي چند نانوفارادي را انتخاب كنيد .
توصيه 49 : اگر فقط از خانواده‌هاي CMOS استفاده مي كنيد ، قرار دادن يك خازن براي كل برد كافي است .
توصيه 50 : اگر فقط از خانواده ECL استفاده مي كنيد و اگر بار خازني كم است ، قرار دادن يك خازن براي كل برد كافي است .
توصيه 51 : مسير خطوط تغذيه و زمين را حتي الامكان به صورت نوارهاي موازي طراحي كنيد كه در فواصل معين با خازن مناسب به يكديگر متصل شده باشند (شكل 40) . اين خازن‌ها را از نوع سراميك كلاس I يا سراميك Block Type انتخاب كنيد .
توصيه 52 : براي هر SSI 10 از نوع (T) AC يك خازن يا هر دو تاي نزديك به هم 1nF تا 22nF استفاده كنيد .
توصيه 53 : براي هر دو تا پنج SSI از نوع (T) HC يك خازن 1nF تا 22nF استفاده كنيد .
توصيه 54 : براي هر MSI 11 يا LSI 12 و براي هر Driver / Transceiver خط ، يك خازن 10nF تا 100nF استفاده كنيد

2 نظر در “روش‌های كاهش نويز در مدارهای الكترونيكی”

  1. داود ده جوریان

    سلام . من در حال ساخت یک خشک کن مایکروویو – خلا هستم . مغز فعال سیستم یک برد اردینو مگا هست. تمام مدار عالی کار می کنند ولی زمانی که مایکروویو دستگاه توسط برد فعال میشه کل مدار ریست میشه. چطوری می تونم نویز حاصل از مایکروویو رو حذف کنم.

    1. ایران متلب

      سلام

      شما باید بازه فرکانسی تولیدی توسط ماکرویوو را بدست بیارید. با از دفترچه کاتالوگ استخراج کنید.
      یک فیلتر در سر راه مدار بگذارید که این بازه فرکانسی عبور نکند.

پیام بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

thirty eight − = thirty