Структурные волны питания обычно относятся к периодической составляющей переменного тока, наложенной на выход постоянного тока, а также к случайному широкополосному шуму. В этой статье будет подробно рассмотрено, как волны электропитания ухудшают точность прецизионных измерительных приборов и отношение сигнала и шума (SNR) по таким путям, как проводимость, излучение и ограниченное отношение подавления питания.

Источники и характеристики волн питания

Модуль выключателя

Характеристики: включает в себя частотные базовые волны высокочастотных переключателей (обычно 50 кГц ~ 5 МГц) и их гармоники, а также пики, вызванные волнами текстур индуктивного тока.

Форма: Обычно зазубренные волны или квадратные заусенцы с высокочастотными демпфирующими колебаниями. Как показано на рисунке:

интерференция рабочих частот

Характеристики: 50 Гц / 60 Гц и его удвоение частоты, в основном из - за городской электрической связи или введения геопетли.

Форма: синусоидальная волна или искаженная синусоидальная волна.

Переходная реакция нагрузки

Характеристика: Когда внутренние цифровые схемы (например, FPGA, MCU) или радиочастотная функция мгновенно извлекают большой ток, напряжение, создаваемое запаздыванием реакции кольца обратной связи источника питания, падает и перегружается.

II. Механизм действия: как волны текстур "загрязняют" сигналы

коэффициент подавления конечного питания

На рисунке показана точная характеристика частоты PSRR AD823AARZ - R7.

Кривая показывает, что при низкой частоте (< 100 Гц) PSRR может достигать 90 дБ, а при увеличении частоты (> 10 кГц) PSRR резко падает до 60 дБ. Это указывает на то, что высокочастотные волны текстур могут быть эквивалентны большим ошибкам, даже если амплитуда невелика.

Таким образом, эквивалентный входной шум при высоких частотах изменился с 0316 мкВ до 10 мкВ, увеличившись примерно в 31,6 раза.

Непрерывные помехи и наземные бомбы

В гибридной сигнальной системе переходный ток цифровой части генерирует шумовое напряжение через общую плоскость питания или сопротивление плоскости Земли. Этот шум входит в переднюю часть моделирования через конденсаторную связь или связь с общим сопротивлением.

III. Стратегия сдерживания и инженерная практика

Оптимизация структуры питания

Каскадная архитектура с использованием ? переключателя питания + низковольтного линейного стабилизатора напряжения? является отраслевым стандартом. Первый уровень использует высокоэффективную архитектуру DC - DC, а второй уровень использует LDO с высоким уровнем PSRR для фильтрации остаточной текстуры DC - DC.

Фильтр сетевого дизайна

Перед тем, как рельсы питания войдут в прецизионный симулятор, создайте P - образный фильтр (который можно построить с помощью магнитных шариков и конденсаторов).

Требования к конфигурации PCB

1) Разделительная изоляция: строгое различие между аналоговой плоскостью питания (AVCC) и цифровой плоскостью питания (DVCC). Оба соединяются на исходном конце (выходном конце LDO) с помощью сопротивления 0 Ом или одной точки магнитного шарика.

2) Kelvin Connection: Для эталонного источника и высокоточного ADC используется метод Kelvin Connection, то есть точка отбора проб обратной связи источника питания должна быть взята с конца нагрузки, а не с выходного конца LDO, чтобы компенсировать падение давления на маршруте PCB.

3) Минимизация контура: развязывающая емкость должна быть близка к штырю питания чипа, а конец емкости должен быть соединен непосредственно с плоскостью земли с низким сопротивлением через перфорацию, чтобы уменьшить паразитную индуктивность.

Для волн текстур, вызванных переключателем питания, улучшение приближается к чистой прямой.