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精确PSRR测量方法_噪声_探针

神尊大人 2024-12-19 14:42:35 0

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弁言

在理论上,电源抑制比(PSRR)丈量相对大略。
变频旗子暗记对电源输入进行调制,然后在输出端丈量该旗子暗记的衰减情形。
但是, 这种丈量对装置噪声高度敏感,包括来自探测环路区域和印刷电路板(PCB)布局的噪声。
本文利用高保真旗子暗记注入器和高敏感/选择性矢量网络剖析器(VNA),对限定PSRR丈量的一些常见装置问题进行磋商,并先容一种战胜这些问题的方法。

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输入旗子暗记调制

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(图片来自网络侵删)

调制输入至稳压器的最大略方法是利用线路注入器, 例如:Picotest J2120A等。
这种器件可适应50V输入电压和5A输入电流。
与VNA结合利用时,J2120A直接对输入电压进行调制,而VNA则丈量输入/输出衰减。
这种方法的缺陷是,须要中断输入线路,并须要适应注入器的压降。
对付实验室测试而言,这些缺陷一样平常并不是问题,但是当在电路内进行丈量时它们会成为棘手的问题。

对输入进行调制的一种替代方法是, 利用一个低频DC阻断器,通过电容办法把VNA连接至受测器件, 例如:J2130A DC偏置注入器。
输入端旗子暗记的量级受到VNA 50电源阻抗的限定,但该旗子暗记一样平常较大, 足以让VNA丈量到。
这种方法不哀求中断输入连接, 因此可在电路中进行,无需给受调制的电压总线添加任何DC负载。

校准

在进行PSRR丈量以前,进行校正非常主要,以查看是否存在探测变革。
其余,丈量装置的噪声底限以确定丈量限定,这一点也很主要。
图1中的照片显示了这种用于校准的测试电路板装置。
黑白线为J2120A 线路注入器的输入。
右边的红和玄色夹子, 连接至一个J2111A电流注入器(起到一个25mA负载的浸染)。
两个探针连接年夜公共输出接地,两个探针尖均连接至同一个输入,这样它们便有相同的调制旗子暗记。

图1 THRU校准测试电路板装置

之后,对VNA实行THRU校准,以对探针或者线缆干系毛病进行校正。
在干系频带,应能在VNA看到一个扁平的增益相应。

噪声底限评估

探针校准完成往后,通过让输出检测探针短路至接地连接评估噪声底限(图2)。
由该丈量,我们可以清楚地看到,就本日大多数稳压器的PSRR而言,这种噪声底限太高了,并且哀求利用更好的装置来探明实际PSRR。
总之,如PSRR等高保真丈量,必须利用仔细端接的连接点,并且探针环路面积最小。
实际上, 图2所示低保真丈量,大多都是由示波器探针接地线夹所形成线环路内的噪声产生。

图2 利用示波器探针装置的噪声底限丈量

不才一个丈量装置中( 如图3 所示), 利用50 同轴线代替输出示波探针,一个SMA适配器直接焊接至输出电容器。
线缆通过一个J2130A DC阻断器和J2102A共模变压器连接至VNA。
在输出接地探针短路,以对噪声底限进行评估。
由图3,我们可以清楚地知道,1kHz时噪声底限改进超过90dB。
但是,德州仪器(TI)拥有最为安静的电源稳压器,在1MHz 以上可供应较好的PSRR,因此这种噪声底限仍旧不可接管。

图3 利用50ohm同轴线替代输出示波器探针往后的噪声底限丈量

接下来, 利用直接焊接至输入电容器的50同轴线缆来替代输入端示波探针(图4)。
完全的装置(两条50同轴线缆和J2102A、J2130A、J2120A以及J2 111A) 和噪声底限/PSRR丈量显示在图5 中。
该装置拥有低得多的噪声底限, 帮助PSRR丈量达到1MHz, 并实现90dB的低频PSRR。
30kHz附近的PSRR谐振,可能是PCB布局或者组件寄生相互浸染的结果。

图4 50ohm同轴线缆代替输入示波器探针

图5 完全装置和噪声底限/PSRR测试

为相识释精良装置的主要性,图6显示了精心设计的稳压器、PCB布局和装置的PSRR。
这种丈量表明, 利用精心设计的装置和精确的丈量设备,是可以得到极低噪声底限的,从而实现高精确的PSRR丈量。
末了,为了验证上述注入方法,利用一个J2120A线路注入器(方法1)和一个J2130A DC偏置注入器(方法2),对TI的LM317可调稳压器的PSRR进行了丈量。
图7显示了近乎完美的重叠图,其意味着在两种注入方法之间进行了非常好的校正。

图6 优化往后的高保真PSRR和噪声底限测试

图7 LM317的PSRR

结论

本文表明,只管PSRR丈量在观点上很大略,但要想得到精确的丈量结果,装置的好坏极为主要。
其余, 我们还先容了降落噪声底限的方法。

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