電源是電子產(chǎn)品的心臟,給系統(tǒng)提供源源不斷的能量,但是總會受到各種影響。在這給大家羅列出噪聲的來源主要三個方面:
第一,電源轉(zhuǎn)換芯片本身的輸出并不是恒定的,會有一定的波紋。這是由芯片自身決定的,一旦選好了電源芯片,對這部分噪聲工程師只能接受,無法控制。但是可以通過設計合適的外圍電路減小其對電路系統(tǒng)的影響。
第二,電源芯片無法實時響應負載對于電流需求的快速變化(這就是會產(chǎn)生噪聲)。電源芯片通過感知其輸出電壓的變化,調(diào)整其輸出電流,從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時間在毫秒到微秒量級(也有更小一些的)。因此,對于負載電流變化頻率在直流到幾百KHz甚至MHz之間時,穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整,保持輸出電壓的穩(wěn)定。當負載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時,穩(wěn)壓源的電壓輸出會出現(xiàn)跌落,從而產(chǎn)生電源噪聲。
第三,負載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗(通常所說的PDN阻抗)上產(chǎn)生的壓降。PCB板上任何電路徑不可避免的會存在阻抗,不論是完整的電源平面還是電源引線。對于多層電路板,通常需要提供一個完整的電源平面和地平面。電源輸出首先接入電源平面,供電電流流經(jīng)電源平面,到達負載電源引腳。
地路徑和電源路徑類似,只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低,但確實存在。如果不使用平面而使用引線,那么路徑上的阻抗會更高。
另外,引腳及焊盤本身也會有寄生電感存在,瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降,因此負載芯片電源引腳處的電壓會隨著瞬態(tài)電流的變化而波動,這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷,在地路徑表現(xiàn)為負載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同。
當然,電源噪聲的來源還與熱、外界的干擾等也有關(guān)系。
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