Bruit thermique dans les PCBA haute fréquence

En raison de son excellente constante diélectrique, le PCBA haute fréquence est souvent utilisé dans divers systèmes qui nécessitent une transmission de signaux rapide et précise. En plus des applications communes de station de base 5G et de mini-drones PCB, il est également utilisé dans les lignes haute fréquence. Cet article analyse les causes du bruit thermique causé par les PCBA haute fréquence dans les circuits haute fréquence et propose des solutions.

Définition du bruit thermique des PCB

Si vous observez attentivement les appareils électroniques qui vous entourent, vous remarquerez un phénomène scientifique intéressant : que vous les utilisiez ou non, vous pouvez en entendre certains bruits. Nous appelons ce bruit le bruit thermique électronique.

Le bruit thermique électronique est un concept relativement large, qui comprend le bruit et les interférences. Nous désignons généralement tous les signaux indésirables, à l'exception de la transmission du signal, par le terme de bruit, c'est-à-dire les signaux indésirables à l'intérieur du système. Le bruit généré par la perturbation électromagnétique sur la carte de circuit imprimé est appelé interférence, c'est-à-dire le signal indésirable à l'extérieur du système. La source du bruit thermique du circuit imprimé est constituée par les composants électroniques du circuit imprimé, notamment les transistors, les triodes, les résistances, les circuits intégrés, etc. Dans cet article, FS Technology analyse et explique principalement les causes du bruit thermique à l'intérieur du système.

La résistance du PCBA à haute fréquence provoque un bruit thermique

La génération du courant est due au mouvement des électrons libres. Ainsi, dans l'esprit de la plupart des gens, le courant ne surgit pas de nulle part et nécessite l'application d'une tension aux bornes d'une résistance. Cela signifie également que lorsqu'une résistance est laissée flottante si nous ne lui appliquons pas de tension, le courant affiché par le multimètre est nul.

FS Technology pose ici une question : Lorsque la résistance est suspendue, le résultat de la mesure du courant avec un multimètre est 0. La valeur réelle est-elle 0 ?

La réponse est négative. En raison des limites de précision, les multimètres ne peuvent pas mesurer la résistance sans tension appliquée. Lorsque nous utilisons un millivoltmètre plus précis pour mesurer la résistance, nous constatons que la valeur de la tension à ses bornes n'est pas nulle, mais présente des variations irrégulières sur la ligne 0.

Mouvement actuel du PCBA non alimenté

Cette variation erratique de la tension indique qu'il y a des électrons libres à l'intérieur de la résistance qui se déplacent de façon erratique. Le mouvement irrégulier des électrons de la carte de circuit imprimé est dû au fait que la température ambiante à ce moment-là n'est pas égale au 0 degré absolu. Nous appelons ce phénomène de mouvement irrégulier le mouvement thermique du PCB haute fréquence.

En tant que fabricant professionnel de PCBA, de notre point de vue, la résistance d'un circuit haute fréquence dans cet environnement n'est pas seulement une résistance, mais une résistance plus une source de signal. Cette source de signal est ce que nous appelons une source de bruit.

Caractéristiques du bruit thermique des PCB

L'ampleur du bruit dépend de la température

Trouvez-vous que le bruit de vos appareils électroniques varie selon l'emplacement géographique ? Beaucoup de gens pensent que c'est dû à un problème de signal, et c'est probablement vrai. Lorsque notre emplacement géographique change, la température ambiante change également, ce qui affecte le mouvement des électrons dans les circuits haute fréquence, et ce changement est positivement corrélé avec le changement de température, c'est-à-dire que plus la température est élevée, plus le bruit est important, c'est pourquoi nous appelons cela la raison du bruit thermique de la résistance.

Le mouvement thermique des électrons et le mouvement de dérive linéaire sont indépendants l'un de l'autre.

Tout d'abord, les produits électroniques que nous utilisons doivent contenir des circuits. C'est indéniable. En d'autres termes, tous les composants des appareils électroniques nécessitent l'application d'une tension externe pour fonctionner. Lorsque nous appliquons une tension constante à l'appareil électronique, outre le mouvement thermique, les électrons du circuit imprimé vont également subir un mouvement de dérive directionnelle sous l'action du champ électrique externe, raison pour laquelle nous disons souvent que le courant est généré. Cela signifie également que la résistance d'un circuit haute fréquence en fonctionnement contient deux courants, l'un étant la tension appliquée par le circuit externe, et l'autre étant les électrons se déplaçant librement en raison de la chaleur. Au fur et à mesure que nous augmentons la quantité de tension appliquée, la quantité de courant circulant dans la carte augmente également.

FS Technology soulève ici la deuxième question : Est-il possible de réduire le mouvement thermique des électrons dans les dispositifs électroniques en augmentant la quantité de courant, réduisant ainsi le bruit thermique.

La réponse est toujours non, comme le dit le titre, le mouvement thermique des électrons dans le PCB et le mouvement de dérive linéaire sont indépendants l'un de l'autre, et le mouvement thermique est seulement lié à la température.

Le bruit thermique d'une carte de circuit imprimé est un processus aléatoire.

Le mouvement thermique est un mouvement irrégulier, il ne peut donc pas être calculé par des expressions instantanées. Habituellement, PCBA Les entreprises utilisent des lois statistiques pour représenter le bruit des PCB. Après test, le bruit thermique de la résistance a une distribution normale et est un processus gaussien, nous l'appelons donc aussi bruit gaussien. Plus la résistance du circuit imprimé est grande, plus le bruit est important.

Lorsque nous évaluons les performances en matière de bruit d'un PCB haute fréquence, cela n'a rien à voir avec le PCB du circuit lui-même, mais uniquement avec la résistance et la température ambiante. Pour résoudre le problème du bruit dans les PCB haute fréquence, FS Technology recommande de réduire l'utilisation des résistances dès le début de la conception du circuit. Si vous ne pouvez pas les utiliser, vous n'en avez pas besoin. Plus vous pouvez les utiliser, plus elles sont petites. Ajouter des résistances équivaut à ajouter une source de bruit au PCBA haute fréquence. 

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