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电源系统噪声来源

嘉峪检测网        2023-06-20 08:49

电源是电子产品的心脏,给系统提供源源不断的能量,但是总会受到各种影响。在这给大家罗列出噪声的来源主要三个方面:
 
第一,电源转换芯片本身的输出并不是恒定的,会有一定的波纹。这是由芯片自身决定的,一旦选好了电源芯片,对这部分噪声工程师只能接受,无法控制。但是可以通过设计合适的外围电路减小其对电路系统的影响。
 
第二,电源芯片无法实时响应负载对于电流需求的快速变化(这就是会产生噪声)。电源芯片通过感知其输出电压的变化,调整其输出电流,从而把输出电压调整回额定输出值。多数常用的稳压源调整电压的时间在毫秒到微秒量级(也有更小一些的)。因此,对于负载电流变化频率在直流到几百KHz甚至MHz之间时,稳压源可以很好的做出调整,保持输出电压的稳定。当负载瞬态电流变化频率超出这一范围时,稳压源的电压输出会出现跌落,从而产生电源噪声。
 
 
第三,负载瞬态电流在电源路径阻抗和地路径阻抗(通常所说的PDN阻抗)上产生的压降。PCB板上任何电气路径不可避免的会存在阻抗,不论是完整的电源平面还是电源引线。对于多层电路板,通常需要提供一个完整的电源平面和地平面。电源输出首先接入电源平面,供电电流流经电源平面,到达负载电源引脚。
 
 
地路径和电源路径类似,只不过电流路径变成了地平面。完整平面的阻抗很低,但确实存在。如果不使用平面而使用引线,那么路径上的阻抗会更高。
 
 
另外,引脚及焊盘本身也会有寄生电感存在,瞬态电流流经此路径必然产生压降,因此负载芯片电源引脚处的电压会随着瞬态电流的变化而波动,这就是阻抗产生的电源噪声。在电源路径表现为负载芯片电源引脚处的电压轨道塌陷,在地路径表现为负载芯片地引脚处的电位和参考地电位不同。
 
当然,电源噪声的来源还与热、外界的干扰等也有关系。
 

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来源:信号完整性