导致PCB振铃有哪些原因及解决方法

在我的第一个电气工程实验室中，我们建立了一个去抖动开关输出的电路。我记得看过原始的跳跃信号，然后看到示波器屏幕上的去抖输出。我感到非常不安的是，在我们的生活中如此无害的事情可能会如此......凌乱。我的新生自己不知道这只是我对信号频率噪声和伪影的苦恼的开始，这是一件好事。振铃是产品性能特别令人沮丧的影响之一。

什么是振铃效应？

当我们谈论PCB时，或者在其他电子系统中，振铃是一种电压或电流输出，当在示波器上看到时，它会像池塘上的波纹一样振荡。振荡是对输入信号突然变化的响应，如打开或切换。

振荡通常会使输出信号频率在高端和低端都超出容差范围，并逐渐平滑出。振荡落在容许误差范围内所需的时间称为建立时间。

由于输出信号的特征形状，振铃有时称为“纹波”。但是，纹波通常指的是更具体地说，当使用交流开关电源时输出，如果电源没有正确或充分抑制交流波形。

什么原因导致振铃？

除电源外，振铃源取决于您的迹线是“长”还是短。根据经验，如果往返传播时间（到负载和返回）与数字电路中的信号上升时间相当，则迹线被认为是“长的”。如果您正在使用带状线或微带线，这有点复杂，我建议使用Glen Dash的页面作为线长的起点，并尽量减少传输线效应，如振铃。

返回长短迹线...如果您的迹线很短，则会因寄生电感和电容引起振铃。输入中的脉冲或突然变化会导致寄生元件在其特征频域产生共振，从而在输出中产生振铃效应。在长迹线上，振铃的原因更可能是来自阻抗不匹配的信号频率反射。

信号噪音让我对本科生产生了不成比例的焦虑，但是一旦你进入了工业界，就会产生灾难性的后果。

振铃如何影响我系统？

如果你因为嘈杂的示波器而没有遭受存在的危机，那就太好了。你的治疗费用会低得多。即便如此，振铃会对您的生活和产品设计产生一些负面影响。

EMI增加：振铃可能并且经常会产生噪声和干扰。 EMI可以在整个电路板上辐射或传导，伴随着所有相关的性能问题。

电流增加：振铃会增加电流流过电路。这不仅会导致产品功耗的相应增加（以及更短的电池寿命），而且电路板上的组件也会经历额外的意外加热。这可能会降低其功能和寿命。

性能下降：随着电流和加热电流的累积性能下降，振铃会降低各种指标的性能。由于建立时间导致输出滞后，因此电路的响应性会下降。输出的分辨率也会更差。

如果你有数字电路，振铃特别具有破坏性。你仍然遇到我们所涵盖的所有问题，而且门槛要低得多。将此与任何电源轨噪声相结合，您可能会出现错误和数据损坏。

声音反馈：音频和视频应用中出现振铃的特殊情况。纹波发生在可听范围内，并在输出中听到。它还会在视频显示中创建可见的瑕疵。

在音频和视频应用中，响铃可能会对您的音频造成影响输出。

如何防止响铃？

在系统性能方面，响铃可能会从烦人到灾难变化。优化您的设计会使性能和输出产生巨大差异。首先，您希望减少寄生电感和电容。您应该最小化节点长度，尤其是电路板上的功率级组件。您还希望使用阻抗匹配来最小化任何信号反射。阻抗匹配因应用而异，我建议从德州仪器的技术文章开始，就一系列应用提出非常具体的建议。

虽然任何现有程序都无法检查每个可能的干扰源，但是一个好的人可以卸下很多工作。这使您可以自由地应对最重要的挑战，而不是在优化电路板的所有参数时进行设计操作。