مقاله روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی

این مقاله در مورد روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی است و به بررسی تکنیک های زمین کردن، فیلترها، شیلدها، کاهش امپدانس مشترک و طراحی مسیرهای تغذیه برای پایدارسازی مدار می پردازد.

مقدمه:
طراحی مدارهای الکترونیکی تنها شامل ترسیم و جانمایی قطعات روی کاغذ نیست و موفقیت نهایی یک مدار به مجموعه ای از اصول و نکات فنی وابسته است که هر یک نقش حیاتی در عملکرد صحیح و پایدار آن ایفا می کنند. از جمله این موارد می توان به اثر قطعات مورد استفاده، طراحی محافظ برای قسمت های مختلف مدار، انتخاب آی سی ها و قطعات با ویژگی های مناسب، طراحی مدار چاپی مطابق استانداردهای کاهش تداخل الکترومغناطیسی، و همچنین طراحی فیلترهای مناسب برای کاهش اثر نویز اشاره کرد. اهمیت این نکات به قدری است که بسیاری از طراحان حتی پس از کامل شدن طراحی روی کاغذ، در اقدام به ساخت مدار تردید دارند؛ زیرا کوچک ترین غفلت در هر یک از این جنبه ها می تواند کارکرد مدار را به طور جدی تحت تأثیر قرار دهد.

یکی از مهم ترین چالش هایی که در مدارهای الکترونیکی با آن مواجه هستیم، اثر نویز بر عملکرد قطعات و مدارهاست. نویز می تواند از منابع داخلی مدار یا از محیط اطراف وارد شود و باعث تداخل، خطا و کاهش عملکرد سیستم شود. بنابراین در طراحی مدارهای الکترونیکی، کنترل و کاهش نویز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سیستم های الکترونیکی باید طوری طراحی شوند که نه تنها خود منبع نویز نباشند، بلکه نسبت به نویز خارجی نیز حساسیت پایین داشته باشند. منابع نویز می توانند شامل قسمت های دیجیتال مدار، فرستنده های رادیویی، کامپیوترها و دیگر دستگاه های الکترونیکی باشند، و نویز خارجی نیز از تجهیزات الکتریکی دیگر، خطوط برق، لامپ های فلورسنت و نئون یا حتی دیگر مدارهای دیجیتال وارد می شود.

مفهوم سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) در این زمینه اهمیت ویژه ای دارد. یک سیستم الکتریکی زمانی دارای سازگاری الکترومغناطیسی است که بتواند در محیط الکترومغناطیسی خود به خوبی عمل کند و در عین حال خود منبع تولید نویز نباشد. رعایت استانداردهای EMC و مقررات مربوط، مانند استانداردهای FCC برای حداکثر تشعشع الکترومغناطیسی، برای تمامی دستگاه های الکترونیکی ضروری است. عوامل موثر در ایجاد نویز و تداخل شامل منبع نویز، کانال انتقال نویز و گیرنده نویز هستند و مسیرهای ورود نویز به مدار می تواند از طریق کوپلاژ هدایتی یا کوپلاژ تشعشعی (الکترومغناطیسی) صورت گیرد.

روش های متعددی برای کاهش اثر نویز در مدارها وجود دارد که از جمله آن ها می توان به زمین کردن صحیح، کاهش امپدانس مشترک، اجتناب از حلقه زمین، استفاده از حفاظ ها (شیلد)، فیلتر کردن و طراحی مناسب مسیرهای تغذیه و سیگنال اشاره کرد. زمین کردن صحیح یکی از پایه های مهم در کاهش نویز است. انتخاب بین زمین تک نقطه ای، چند نقطه ای یا زمین هیبرید، بسته به فرکانس کاری مدار و نوع قطعات، می تواند تاثیر بسزایی در کاهش تداخل ها داشته باشد. همچنین صفحات زمین در بردهای چند لایه، امپدانس پایین ایجاد می کنند و می توانند نقش مؤثری در کاهش نویز و جلوگیری از ایجاد حلقه های ناخواسته زمین داشته باشند.

کاهش امپدانس مشترک نیز به کنترل جریان های نویزی در مدار کمک می کند. اتصال صحیح قسمت های مختلف مدار به زمین و جلوگیری از ایجاد مسیرهای ناخواسته برای جریان های برگشتی، می تواند از ایجاد تداخل بین بخش های مختلف جلوگیری کند. انتخاب مناسب نوع آی سی ها، استفاده از فیلترها و دکوپلینگ در مدارهای دیجیتال، و طراحی مسیرهای تغذیه با کمترین امپدانس نیز جزو روش های موثر در کاهش نویز هستند. هر یک از این تکنیک ها با هدف محدود کردن نفوذ نویز از منابع داخلی یا خارجی به بخش های حساس مدار به کار گرفته می شوند.

کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی ترکیبی از طراحی صحیح برد، انتخاب مناسب قطعات، زمین کردن اصولی و استفاده از روش های کنترل نویز مانند فیلترها و شیلدهاست. رعایت این اصول باعث می شود مدارها عملکرد پایدار و قابل پیش بینی داشته باشند و از تاثیر نویز در بخش های مختلف جلوگیری شود.

فهرست مطالب
روش های کاهش نویز در مدارهای الکترونیکی
مقدمه
سازگاری الکترو مغناطیسی (EMC)
زمین کردن صحیح
کاهش امپدانی مشترک
اجتناب از حلقه زمین
استفاده از حفاظ (شیلد)
کوپلاژ خازنی
تاثیر حفاظ روی کوپلاژ خازنی
کوپلاژ سلفی (مغناطیسی)
کاهش امپدانس سیستم توزیع تغذیه زمین
فیلتر کردن
نکاتی درباره انتخاب نوع آی سی های دیجیتال
دکوپلینگ مدارهای دیجیتال