巧用示波器頻域方法分析電源噪聲

一般來說，11.3KHz應(yīng)該是VRM的管轄范圍，此處出現(xiàn)較大噪聲說明VRM電路設(shè)計不能滿足要求。這里對VRM的性能進行分析，VRM分析的方法眾多，此處主要采用仿真其反饋環(huán)路波特圖的手段。波特圖主要觀察幾個關(guān)鍵信息：1、穿越頻率，增益曲線穿越0dB線的頻率點；2、相位裕度，相位曲線在穿越頻率處所對應(yīng)的相位值；3、增益裕度，相位在-360°時所對應(yīng)的增益值。這里我們主要關(guān)注穿越頻率和相位裕度這兩個指標(biāo)。從VRM的環(huán)路波特圖（如下圖a）可以看到，VRM的穿越頻率在8KHz左右，相位裕度37度。這里存在兩個問題：首先VRM的相位裕度一般需要大于45度才能保證環(huán)路的穩(wěn)定工作，這里相位裕度稍小一些，需要增加相位裕度；其次穿越頻率太低，穿越頻率附近VRM的調(diào)整作用逐漸降低，而此頻點bulk電容還起不到作用，所以在8KHz附近會存在較高的阻抗，這個頻點的噪聲抑制作用較差。下圖（b）是優(yōu)化VRM環(huán)路之后的波特圖，調(diào)整相位裕度到50度，穿越頻率推到46KHz左右。

對優(yōu)化后的VRM驗證紋波，可以看到紋波明顯降低到33mv，能夠滿足器件要求。

上述案例是使用示波器FFT功能快速定位電源問題的過程，從這個例子可以看到示波器的頻域分析功能在電路調(diào)試時可以發(fā)揮很大作用。示波器的FFT功能配合長存儲深度可以很方便地分析低頻率長周期信號，這個優(yōu)勢在數(shù)字電路調(diào)試中比較突出。