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        力科示波器基礎(chǔ)應用系列之十 --- 電源噪聲探測

        作者: 時間:2017-02-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        下表1為Murata的三種陶瓷電容的等效串聯(lián)電阻ESR和等效串聯(lián)電感ESL,為了便于分析問題,在仿真和計算過程中做了一些簡化,沒有考慮在不同DC BIAS電壓時電容容值的變化,也沒有考慮探測部位、表貼電容引入的寄生電感,使用HSPICE仿真頻響曲線結(jié)果如下圖4所示:


        圖4中,X軸為頻率的對數(shù)坐標,Y軸為幅度,黃色、紅色、灰色依次為100uf、1uf、10nf電容時電路的頻響曲線,容值越大,電路低頻截至頻率越低,圖4中3個marker為3根曲線的3dB低頻截至頻率點。可見,100uf的低頻截至頻率為31.7Hz,1uf電容的低頻截至頻率為3.17KHz,10nf電容的低頻截至頻率約為318KHz。如果沒有仿真軟件,也可以通過公式直接計算,如下計算了100uf電容的低頻截至頻率,與仿真結(jié)果完全一致。

        由于開關(guān)電源噪聲在幾百KHz,因此,建議使用1uf以上的隔直電容。

        在上面的電路仿真與計算時,為了簡化電路的計算與分析,忽略了如下因素:
        1. 從DUT的探測點到示波器通道的50歐同軸電纜
        2. 探針、表貼電容引入的寄生電感
        3. 陶瓷電容在不同DC偏置電壓時容值會變化

        針對以上3因素的解釋為:
        1. 測試所用電纜的長度通常在0.5米以上,目前常用的這類電纜帶寬都在1G以上,通過仿真分析,對上述電路頻響影響有限,只會在頻響曲線中高于幾百MHz的頻段產(chǎn)生幅度較小的振蕩;

        2. 寄生電感增大時會降低高頻截至頻率,圖4中頻率響應右邊的滾降曲線會向低頻方向移動;

        3. 容值較大的電容在有DC電壓偏置時,容值變化較大,比如上面的Murata的100uf電容(1210/X5R/6.3V),加1.5V偏置電壓時,容值只有53uf,幾乎少了一半,因此,測量電源噪聲時,需要核對所用隔直電容的相關(guān)參數(shù)

        總結(jié):對于低電壓電源噪聲測試,最理想的測試方法時使用低噪聲的示波器加50歐的無源傳輸線探頭,如果所用示波器必須加隔直電容時,需選擇合適的電容,避免隔直電容過濾部分待測試的噪聲。

        參考文獻:
        1, Istvan Novak, “Quiet Power: Whats the Best Method for Probing a PDN?”
        2, 張昌駿,汪進進, “電源噪聲測量的挑戰(zhàn)及解決之道”


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