LCR回路のノイズレベルを下げる方法は？

LCRサプライヤーとして、私はLCR回路で騒音レベルが高い課題に直面している多くの顧客に出会いました。ノイズは、LCR測定の精度と信頼性に大きく影響し、電子デバイスのパフォーマンスにおける測定値や潜在的な問題になります。このブログでは、LCRサーキットのノイズレベルを下げるためのいくつかの効果的な戦略を共有し、業界での経験から引き出されます。

LCR回路の騒音源を理解する

ソリューションを掘り下げる前に、LCR回路のノイズの一般的なソースを理解することが重要です。ノイズは、次のようなさまざまな要因に由来する可能性があります。

• 熱ノイズ：ジョンソン - ナイキストノイズとも呼ばれ、温度による抵抗元素の電子のランダム運動によって生成されます。熱ノイズの量は、測定の温度、抵抗、帯域幅に比例します。
• ショットノイズ：このタイプのノイズは、半導体デバイスで発生し、電子流の個別の性質によって引き起こされます。ショットノイズは、デバイスを流れる平均電流に比例します。
• フリッカーノイズ：1/Fノイズとも呼ばれるフリッカーノイズは、特に抵抗器やトランジスタで多くの電子コンポーネントで流行しています。周波数 - 依存性パワースペクトル密度があり、周波数が増加すると減少します。
• 外部電磁干渉（EMI）：電力線、無線周波数（RF）送信機、その他の電子デバイスなどの外部ソースからのEMIは、LCR回路に結合してノイズを引き起こす可能性があります。

LCR回路の騒音を減らすための戦略

1.適切な回路のレイアウトと接地

• トレースの長さを最小限に抑えます：プリント回路基板（PCB）では、トレースの長さが短くなると、トレース間のインダクタンスと静電容量を減らすことができ、ノイズの結合を最小限に抑えることができます。 LCR測定回路のトレースをできるだけ短く、特に高インピーダンストレースを保持します。
• 別々のアナログとデジタルグラウンド：アナログコンポーネントとデジタルコンポーネントの両方を備えた回路では、アナログとデジタルの根拠を分離することが不可欠です。これにより、デジタルノイズが敏感なアナログLCR測定回路への結合を防ぎます。アナログとデジタルのグラウンドを、星地として知られる単一のポイントで接続して、グラウンドループを避けます。
• 地上飛行機を使用します：PCBの固体接地面は、電流の低インピーダンスリターンパスを提供し、外部EMIから回路を保護するのに役立ちます。 LCR回路をグランドプレーンの近くに配置して、ループ領域を最小限に抑え、ノイズを減らします。

2。コンポーネントの選択

• 低 - ノイズコンポーネント：低ノイズ特性のコンポーネントを選択します。抵抗器の場合は、炭素の代わりに低いノイズメタル - フィルム抵抗器を選択します。後者はフリッカーノイズを生成する傾向があります。トランジスタと統合回路の場合、1/Fノイズ仕様の低いデバイスを探します。
• フィルタリングコンポーネント：ノイズを減らすために、回路にコンデンサやインダクタなどのフィルタリングコンポーネントを組み込みます。たとえば、LCRメーターの電源ピンまたは他のアクティブコンポーネントの電源ピン全体にバイパスコンデンサを配置して、高い周波数ノイズを除外できます。 LCフィルターを使用して、特定の周波数範囲のノイズを抑制できます。

3。シールド

• ファラデーケージ：高精度のLCR測定の場合、ファラデーケージに回路を囲むことは、外部EMIから効果的に保護することができます。ファラデーケージは、外部電界をブロックする導電性エンクロージャーです。金属シートまたはワイヤーメッシュで作ることができます。
• シールドケーブル：LCRメーターをテスト中の回路に接続するために、シールドケーブルを使用します。ケーブルのシールドは、外部ノイズがケーブルに結合するのを防ぐために適切に接地する必要があります。

4。信号平均化

• ハードウェア平均化：次のような多くの最新のLCRメーターPM6304 Fluke LCRメーター、ハードウェアの平均化機能を提供します。複数の測定を行い、平均化することにより、ランダムノイズを減らすことができます。より多くの測定値が平均化されるほど、最終結果のノイズレベルが低くなります。
• ソフトウェア平均化：ハードウェア平均化に加えて、ソフトウェアアルゴリズムを使用して測定データをさらに平均化できます。これは、LCRメーターまたはカスタム開発されたソフトウェアで提供されるソフトウェアを使用して実行できます。

5。周波数選択

• ノイズを避けます - 発生しやすい周波数：一部の周波数は、外部干渉または回路コンポーネントの特性により、ノイズの影響を受けやすい場合があります。ノイズの影響が少ない測定周波数を選択することにより、LCR測定の全体的なノイズレベルを減らすことができます。たとえば、特定の周波数で強いRF干渉がある場合は、LCR測定に異なる周波数を選択します。
• 狭い帯域幅フィルターを使用します：狭い帯域幅フィルターを測定回路に使用して、測定の周波数範囲を制限します。これは、目的の周波数帯域の外側に存在するノイズの量を減らすのに役立ちます。

ケーススタディ

LCR回路のノイズを減らすためにこれらの戦略がどのように適用されているかについてのいくつかの実際の - 世界の例を見てみましょう。

• ケース1：電子センサーのメーカーは、LCR測定回路で高いノイズレベルを経験していました。これは、センサーのキャリブレーションの精度に影響を与えていました。適切な接地技術を実装し、低ノイズ抵抗器を使用し、ファラデーケージで回路をシールドすることにより、ノイズレベルを50％以上下げることができ、より正確なセンサーの測定値になりました。
• ケース2：研究室が使用されていました4263BアジレントLCRメーター、100 Hz〜100 kHz高周波数成分のインピーダンスを測定するため。彼らは、近くのRF送信機の外部EMIに問題に直面していました。シールドケーブルを使用して測定周波数を調整して干渉周波数を回避することにより、より信頼性の高いノイズ - フリー測定を得ることができました。

結論

LCR回路のノイズレベルを低下させることは、適切な回路設計、コンポーネントの選択、シールド、および信号処理技術の組み合わせを必要とする多目的プロセスです。騒音の原因を理解し、このブログに概説されている戦略を実装することにより、LCR測定の精度と信頼性を大幅に改善できます。

LCRサプライヤーとして、私はノイズを最小限に抑え、正確な結果を提供するように設計された高品質のLCRメーターとコンポーネントを提供することに取り組んでいます。 LCR回路で騒音の問題に直面している場合、またはアプリケーションに適したLCRメーターを探している場合、4287a Agilent LCRメーター、1 MHz -3 GHz、詳細については、お気軽にお問い合わせください。特定の要件については、お気軽にお問い合わせください。私はあなたのLCR測定のニーズに最適なソリューションを見つけるのを支援するためにここにいます。

参照

• Horowitz、P。、＆Hill、W。（1989）。エレクトロニクスの芸術。ケンブリッジ大学出版局。
• OTT、HW（2009）。電子システムのノイズリダーステクニック。 Wiley-インターサイエンス。
• ポール、CR（2006）。電磁互換性の紹介。 Wiley-インターサイエンス。