เสียงพาวเวอร์ซัพพลาย

เสียงแหล่งจ่ายไฟที่ดีที่ดีคืออะไร?

ขอผมขยายอีกสองกรณีผมมี PSU บนม้านั่งผมวางขอบเขตไว้ในข้อต่อ AC และดูระลอกคลื่นที่ประมาณ 20mV นี่เป็นจำนวนที่ดีสำหรับ PSU ที่ดีหรือไม่? (ฉันเล่นซอกับวงจรของ Analog ดังนั้นเสียง 20mV จึงเป็นเรื่องใหญ่)

กรณีที่สองคือ on board regulator ของฉันฉันมีบูสเตอร์ที่ใช้ 2V ถึง 5V ฉันดูที่ 5V โดยไม่มีการโหลดใด ๆ และฉันเห็นระลอก 7mV (เห็น) เป็นเรื่องปกติหรือไม่ ฉันมีฝาครอบ decoupling ทั้งหมดที่นั่นดังนั้นฉันคาดว่าจะน้อยกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่มีโหลดที่เหมาะสม

คำถามโบนัสวิธีที่ดีที่สุดในการวัดเสียงแหล่งจ่ายไฟคืออะไร? ฉันเดาว่าโดยเฉพาะกับกระแสเล็ก ๆ เช่นนี้จะต้องมีมากกว่าการสัมผัสกับโพรบหรือไม่?

แน่นอนว่าไม่มีคำตอบเดียวสำหรับเสียงของแหล่งจ่ายไฟที่ "เหมาะสม" นั่นเหมือนกับการถามว่ารถดี ๆ คันไหนโดยไม่บอกเราว่ามันใช้สำหรับขับไปตามสนามแข่งหรือบนถนนดินในชนบท

ค่าที่คุณพูดถึงนั้นเหมาะสมหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับการใช้รางพลังงานนั้น สิ่งที่คุณดูเหมือนจะถามก็คือจากมุมมองของแหล่งจ่ายไฟว่าค่าเหล่านี้ดูสมเหตุสมผลหรือไม่ 20mV สำหรับตัวจ่ายไฟแบบทั่วไปนั้นฟังดูสมเหตุสมผลสำหรับฉันและ 7mV สำหรับตัวแปลงบูสเตอร์ออนบอร์ด (ในความเป็นจริงมันค่อนข้างดีเมื่อเทียบกับจำนวนมาก)

อย่างไรก็ตามวงจรของคุณอาจมีความคิดเห็นที่ต่างออกไป หากการจ่ายไฟ 5V เป็นเพียงการเพิ่มพลังให้กับวงจรดิจิตอลก็จะสะอาดกว่าที่คุณต้องการ แม้กระเพื่อม 100mVpp จะสามารถทนได้

หากคุณกำลังให้วงจรอะนาล็อกที่มีความละเอียดอ่อนดังนั้น 7mV อาจมีขนาดใหญ่ ในกรณีนั้นเนื้อหาความถี่ของคลื่นก็มีความสำคัญเช่นกัน ไอซีอะนาล็อกส่วนใหญ่มีสเปคการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟ มีอิเล็กทรอนิคส์ที่ใช้งานอยู่ใน IC เพื่อให้การทำงานค่อนข้างเป็นอิสระจากแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตามอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นสามารถตอบสนองต่อสัญญาณรบกวนได้เพียงบางความถี่เท่านั้น ข้อกำหนดความถี่ในการรับอัตราส่วนการปฏิเสธแหล่งจ่ายไฟที่ระบุไม่ค่อยได้ระบุไว้ เป็นการดีที่จะใส่เฟอร์ไรต์บีดหรือตัวเหนี่ยวนำชิปขนาดเล็กตามด้วยฝาเซรามิกบนพื้นเพื่อนำไปสู่พลังงานของชิ้นส่วนอะนาล็อก สิ่งนี้จะลดทอนความถี่สูงของเสียงรบกวนด้วยความถี่ต่ำที่เหลืออยู่หวังว่าในช่วงที่ชิ้นส่วนสามารถจัดการและปฏิเสธอย่างแข็งขัน

บางส่วนมีความอ่อนไหวต่อสิ่งนี้มากกว่าส่วนอื่น ๆ ครั้งแรกที่ฉันใช้เครื่องวัดแบบหลายแกน Freescale หนึ่งในนั้นมีสัญญาณรบกวนจำนวนมากในเอาต์พุต เสียงของแหล่งจ่ายไฟดูเหมือนจะถูกขยายไปยังเอาท์พุท การเพิ่มตัวเหนี่ยวนำชิปดังกล่าวในซีรีส์พร้อมฝาปิดบนพื้นเพื่อนำไปสู่อำนาจช่วยให้มากในการทำความสะอาดสัญญาณออก

เพื่อตอบคำถามสุดท้ายของคุณวิธีปกติในการดูเสียงแหล่งจ่ายไฟเป็นสิ่งที่คุณทำ คู่ AC อินพุตขอบเขตหมุนขึ้นกำไรและดูขนาดของระเบียบที่เกิดขึ้น

ฉันออกแบบ PSU ที่ใช้พลังงานต่ำมากมาก่อนดังนั้นให้ฉันแบ่งปันกราฟที่ฉันทำไว้สำหรับงานนำเสนอที่ฉันระบุความแตกต่างในเสียงรบกวนของ PSU ต่างๆ กราฟแสดง noiselevel ลอการิทึมเป็นฟังก์ชันของความถี่จาก DC ถึง 50 kHz ฉันจำไม่ได้ว่ามาตราส่วนบนแกน Y นั้นชดเชยได้อย่างไร แต่คุณสามารถรับส่วนสำคัญของมันได้จากคำอธิบาย:

• เส้นโค้งสีแดง: แสดงถึงแหล่งจ่ายไฟ 3.3v ของผลิตภัณฑ์ดิจิตอลทั่วไป (ขณะใช้งาน) มันอยู่ในช่วง 10 mV ของเสียงรบกวนที่ฉันจำได้
• เส้นโค้งสีม่วง: หูดผนังทั่วไปพร้อมเสียงต่ำ 5.6V LDO
• เส้นโค้งสีน้ำเงิน: ด้านบนบวกตัวควบคุม 5V อีกตัว
• เส้นโค้งสีดำ: การออกแบบ PSU ของฉันซึ่งมีเสียงประมาณ 1-3 uV

ดังนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณการกรองและการออกแบบที่คุณทำเสียง PSU อาจแตกต่างกันไปตามลำดับความสำคัญ 4 ประการ! 20 mV ของคุณจาก PSU บนม้านั่งนั้นค่อนข้างดีและเป็นมาตรฐานฉันคิดว่า (ดูข้อแม้ด้านล่างสำหรับเสียงโพรบออสซิลโลสโคป)

ออสซิลโลสโคปปกตินั้นค่อนข้างไร้ค่าสำหรับงานใด ๆ ที่ต่ำกว่า 10 mV คุณต้องการดูการแปลงฟูริเยร์ (เนื้อหาทางสเปกตรัม) ของเสียงเพื่อหาข้อสรุปที่เป็นประโยชน์ แน่นอนถ้าคุณเห็นบางสิ่งที่เรียบง่ายเช่นระลอกคลื่นหรือความไม่แน่นอนนี่เป็นการเริ่มต้นที่ดี แต่บ่อยครั้งที่เสียงไม่ดังชัดเจน

การวิเคราะห์สเปกตรัมโดยเฉพาะเป็นวิธีที่จะไป แต่โดยปกติแล้วพวกเขาจะใช้สำหรับ RF และไปจาก 100 kHz ถึง 5 GHz - ไม่น่าสนใจมากถ้าคุณกำลังดีบักเครื่องขยายเสียงอะนาล็อกเช่น รุ่นเก่าบางรุ่นเปลี่ยนจาก DC เป็น 100 kHz

คุณต้องจับคู่จุดวัดกับเครื่องมือด้วยอย่างอื่นนอกเหนือจากโพรบออสซิลโลสโคปปกติ คุณสามารถเพิ่มเสียงได้หลายสิบ mV เพียงแค่ลูปกราวนด์จากโพรบ สามารถใช้ Probes พร้อมสายดินในตัวได้ แต่ดีที่สุดคือตัวเชื่อมต่อโคแอกเซียลและสายเคเบิลเฉพาะจาก PCB

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งส่วนใหญ่ที่ฉันได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการออกแบบระบุ 1% ของเอาท์พุท DC จัดอันดับว่าเป็นระลอกคลื่นสูงสุดจากยอดเขาถึงสูงสุด; 50mV สำหรับราง 5V, 120mV สำหรับราง 12V ฯลฯ

วัสดุเชิงเส้นมีแนวโน้มที่จะมีเสียงดังน้อยลงเนื่องจากไม่มีส่วนประกอบระลอกคลื่นสลับ HF ในเอาต์พุต

ไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับรางจ่ายไฟสลับที่มีหลายขั้นตอนตัวกรอง LC หรือป้อนขั้นตอนควบคุมเชิงเส้นถ้าจำเป็นต้องระลอกคลื่นต่ำพิเศษ

การวัดระลอกคลื่นเป็นรูปแบบศิลปะในตัวมันเอง คุณต้องใช้มาตรการที่จะไม่รับเสียงในโหมดทั่วไป บ่อยครั้งที่ออสซิลโลสโคปที่ใช้สำหรับการวัดถูกตั้งค่าให้ลดแบนด์วิดท์ (20 MHz เป็นเรื่องธรรมดา) และตัวเก็บประจุถูกใช้เพื่อกำจัด 'ภายนอก' HF (รักษาระลอกคลื่นสลับและส่วนประกอบความถี่บรรทัด) - 100nF ควบคู่กับ 10uF ไม่เคยได้ยินจาก บางครั้งก$50\Omega$ ตัวต้านทานใช้เป็นโหลด (พร้อมตัวเก็บประจุ) และการเชื่อมต่อกับขอบเขตทำด้วยสายโคแอกเชียลที่มีฉนวนหุ้ม

ดูเหมือนว่าระดับเสียงรบกวนปกติบนสายพาวเวอร์ซัพพลาย แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณจะมีเสียงดังมากในสัญญาณอะนาล็อกของคุณ อัตราส่วนการปฏิเสธพาวเวอร์ซัพพลายPSRRเป็นปัจจัยที่อธิบายว่าเสียงของพาวเวอร์ซัพพลายถูกทับลงบนสัญญาณมากน้อยเพียงใดเช่นในแผ่นข้อมูล opamp

เอกสารข้อมูลสำหรับ PSU แบบตั้งโต๊ะสองชุดฉันใช้ระลอกแรงดันไฟฟ้า 15-30 mVpp ในช่วง 20 Hz - 20 MHz

ทุกอย่างที่สูงกว่า 100 kHz-1 MHz จะถูกตัดออกโดยการถอดรหัส

หากต้องการตัดต่ำกว่า 100 kHz:
1) ตัวควบคุมเชิงเส้นบนชิป
2) ferrite choke (ร่วมกับตัวเก็บประจุถึงพื้น) ระหว่างแหล่งพลังงานและผู้ใช้ไฟฟ้า
สามารถใช้งานได้

เมื่อฉันแรกพบว่ามีความผันผวน "ใหญ่" ของแหล่งจ่ายไฟ (ประมาณ 10-20 mV) ฉันกลัว อย่างไรก็ตามหลังจากใส่เสียงรบกวนชั่วคราวในเสียง CAD 100 kHz ของฉันเป็นแนวราบ (ฉันมักจะทำการจำลองสำหรับหน่วยไมโครวินาทีในขณะที่ T = 1/100 kHz = 10 เรา) เพราะบ่อยครั้งที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิตอลและอนาล็อกทำงานร่วมกับความถี่ Mega และ Giga Hz

แต่ขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชั่นและความถี่ในการทำงานของอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบ

PS: เพื่อบอกว่ามันจะส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ของคุณหรือไม่ให้ใส่เสียงรบกวน VDD ชั่วคราวไปยังอุปกรณ์จำลองของคุณและดูว่ามันมีผลต่อผลลัพธ์หรือไม่