功率放大器科普:纹波与&噪声是什么?功率放大器关注的是其中哪个指标?
如何正确而优雅地理解电源纹波和电源噪声?
我们在使用凯发k8官方首页-凯发k8网页登录进行测试时,可能都会遇到这两个概念:电源纹波&电源噪声,对于电源的ac特性,我们常常会想到电源纹波,有时也会称为电源噪声,噪声与纹波往往会被大家混为一谈,其实噪声和纹波是有区别的,今天和大家就纹波和噪声做一个专门的分析,让大家能够更加清晰的去认识纹波和噪声。
1概念
纹波:是指在电源输出的时候,电源自身开关引起的一种固定频率波动的现象,纹波一般跟电源的开关频率同步,由电容的充放电、pwm调节等产生。
噪声:其实噪声是一个笼统的说法,包含很多种的成分,既包括底噪、电磁耦合、powerplane的谐振等,同时也包括电源自身的噪声。噪声主要是来自板上用电器件,随着用电器件内驱动、接收开关变化,电源网络上的电流也会随之变化,电流的变化也引起了电压的波动,因此这一部分的噪声占电源噪声的很大比重,其他的像电磁耦合等占的比重一般较小。
下图1所示为噪声和纹波的示意图。
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图1噪声和纹波示意图
纹波与噪声对比
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3.纹波与噪声的测试
3.1纹波测试
在测试纹波的时候一般需要使用20mhz的带宽限制,目的是为了把高频的噪声去掉,位置要选择在电源输出位置,抓到真实的电源纹波。
纹波测试方法:
用示波器的交流耦合档位;
带宽限制成20mhz;
把示波器探头的地夹线去掉,换上弹簧接地环,用探针靠接电源的输出端,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形。
如下图所示:
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纹波测试需要注意以下三点:
不能采用示波器的通用探头,因为通用探头的地线(地夹)不屏蔽且较连接线很长,容易耦合到外界电磁波的干扰,造成较大的噪声输出,形成环的面积越大,受干扰的影响越大;
对于纹波的测试其测量点应在电源输出端上;
测试时需要带负载测试,不带负载测试纹波有时会偏大。
3.2噪声测试
在测试电源噪声的时候不做带宽限制,目的是最大可能获取真实情况,位置选择可不固定,可在电源输出端,也可在用电芯片电源引脚端,一般来说,在用电芯片引脚端测试噪声才有参考意义。
噪声测试方法:
用示波器的交流耦合档位;
带宽一般不限制,选择全带宽;
把示波器探头的地夹线去掉,换上接地环,用探针靠接需要测试位置,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形。
4.改善
4.1纹波改善
对于电源纹波,只能抑制,无法去除,因为纹波是由于开关管的开关导致,因此,在改善纹波上只能尽可能的优化开关电源的布局布线,其次,在满足输出电流下可稍加大电感量(一般电感量越大,输出纹波越小,但是对应的动态响应会变差,注意输出电流越大,需要电感量越小),其次提高开关频率对纹波也会有所改善。
4.2噪声改善
相对于纹波,噪声就较难改善,有个经典的公式说明pds的噪声来源:
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公式中可看出噪声来源其一是di,其二是供电回路电感l(在回路非理想时,阻抗不为零,电感是一定有的),由于sink接收端的di我们无法控制,因此在设计时尽可能控制这个l,我们会在电源传输网络上放置一定规格、数量的去耦电容,来保证这个电源网络的阻抗在有效频率内是低于目标阻抗,从而确保电源噪声是满足要求的。
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带宽:(-3db)dc~500khz
电压:310vp-p(±155vp)
电流:2.82ap
功率:437.1wp
压摆率:345v/μs
可程控
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