Cung cấp năng lượng tiếng ồn

Một tiếng ồn cung cấp năng lượng tốt là gì?

Hãy để tôi mở rộng, hai trường hợp, tôi có một PSU hàng đầu, tôi đặt phạm vi của mình trong khớp nối AC và nhìn vào gợn sóng khoảng 20mV. Đây có phải là một con số tốt cho một PSU phong nha? (Tôi đang loay hoay với các mạch ANalog nên nhiễu 20mV là vấn đề lớn)

Trường hợp thứ hai là bộ điều chỉnh trên bo mạch của tôi, tôi có một bộ tăng áp mất 2V đến 5V. Tôi nhìn vào 5V mà không có bất kỳ tải nào và tôi thấy một gợn 7mV (cưa). Điều này có bình thường không? Tôi có tất cả các mũ tách rời ở đó, vì vậy tôi sẽ mong đợi ít hơn nhiều đặc biệt là không có tải tốt.

Câu hỏi thưởng, cách tốt nhất để đo tiếng ồn cung cấp điện là gì? Tôi đoán đặc biệt là với các dòng điện nhỏ như thế này, có phải có nhiều hơn chạm vào với một đầu dò không?

Tất nhiên không có câu trả lời duy nhất cho tiếng ồn cung cấp điện "đàng hoàng" là gì. Điều đó giống như hỏi một chiếc xe hơi tốt là gì mà không cho chúng tôi biết liệu nó có chạy quanh đường đua hay những con đường đất nước.

Liệu các giá trị bạn đề cập có tốt hay không phụ thuộc vào cách sử dụng đường ray điện đó. Những gì bạn thực sự dường như đang hỏi chỉ là từ quan điểm của nguồn cung cấp cho dù những giá trị này có vẻ hợp lý hay không. 20mV đối với nguồn cung cấp chung cho băng ghế dự bị nghe có vẻ khá hợp lý đối với tôi, và 7mV cho bộ chuyển đổi tăng tốc trên tàu (thực tế điều đó thực sự khá tốt so với rất nhiều trong số chúng).

Mạch của bạn, tuy nhiên, có thể có một ý kiến ​​khác. Nếu nguồn cung cấp 5V chỉ cung cấp năng lượng cho mạch kỹ thuật số, thì nó sẽ sạch hơn rất nhiều so với mức cần thiết. Thậm chí gợn 100mVpp sẽ được chấp nhận.

Nếu bạn cấp nguồn cho mạch tương tự nhạy cảm, thì 7mV có thể lớn. Trong trường hợp đó, nội dung tần số của Ripple cũng có vấn đề. Hầu hết các IC tương tự có thông số từ chối cung cấp điện. Có các thiết bị điện tử hoạt động trong IC để làm cho hoạt động của nó có phần độc lập với điện áp nguồn. Tuy nhiên, thiết bị điện tử đó chỉ có thể phản ứng với tiếng ồn lên đến một số tần số. Các yêu cầu tần số để có được tỷ lệ loại bỏ nguồn điện được chỉ định hiếm khi được chỉ định. Đó là một thực hành tốt để đặt một hạt ferrite hoặc cuộn cảm chip nhỏ theo sau là một nắp gốm để tiếp đất trên các dây dẫn điện của các bộ phận tương tự. Điều này sẽ làm giảm tần số cao của nhiễu, với các tần số thấp còn lại hy vọng trong phạm vi phần có thể xử lý và loại bỏ chủ động.

Một số phần dễ bị điều này hơn nhiều so với những phần khác. Lần đầu tiên tôi sử dụng một trong các đồng hồ đo đa trục Freescale, có rất nhiều tiếng ồn ở đầu ra. Tiếng ồn cung cấp điện thực sự dường như được khuếch đại lên đầu ra. Việc thêm cuộn cảm chip đã nói ở trên nối tiếp với nắp đậy trên dây dẫn nguồn đã giúp rất nhiều để làm sạch tín hiệu đầu ra.

Để trả lời câu hỏi cuối cùng của bạn, cách thông thường để xem xét nhiễu cung cấp điện chính xác là những gì bạn đã làm. AC kết hợp đầu vào phạm vi, tăng mức tăng và xem kích thước của mớ hỗn độn.

Tôi đã thiết kế một PSU công suất cực thấp trước đây, vì vậy hãy để tôi chia sẻ một biểu đồ mà tôi đã tạo cho một bài thuyết trình trong đó tôi đã phác thảo sự khác biệt về độ ồn của các PSU khác nhau. Biểu đồ cho thấy nhiễu không logarit như là một hàm của tần số từ DC đến 50 kHz. Tôi không nhớ tỷ lệ trên trục Y được bù như thế nào nhưng bạn có thể lấy ý chính chung của nó từ mô tả:

• Đường cong màu đỏ: đại diện cho nguồn cung cấp 3,3v của một sản phẩm kỹ thuật số điển hình (đang sử dụng), nó nằm trong phạm vi nhiễu 10 mV của bạn mà tôi nhớ
• Đường cong màu tím: mụn cóc tường điển hình cộng với LDO 5,6V tiếng ồn thấp
• Đường cong màu xanh: ở trên cộng với bộ điều chỉnh 5V khác
• Đường cong màu đen: thiết kế PSU của tôi, có khoảng 1-3 uV tiếng ồn

Vì vậy, tùy thuộc vào số lượng bộ lọc và thiết kế bạn làm, tiếng ồn PSU có thể khác nhau 4 bậc độ lớn! Tôi nghĩ rằng 20 mV của bạn từ một PSU trên băng ghế dự bị là khá tốt và tiêu chuẩn (xem phần dưới đây để biết tiếng ồn của đầu dò dao động).

Nhân tiện, máy hiện sóng thường không có giá trị cho bất kỳ công việc nào dưới 10 mV. Bạn cũng muốn xem xét biến đổi fourier (nội dung phổ) của nhiễu để rút ra bất kỳ kết luận hữu ích nào. Tất nhiên nếu bạn thấy một cái gì đó đơn giản như một gợn sóng lớn hoặc sự không ổn định thì đây là một khởi đầu tốt nhưng thường thì tiếng ồn không phải là điều hiển nhiên.

Máy phân tích phổ chuyên dụng là cách để sử dụng, nhưng thông thường chúng dành cho sử dụng RF và đi từ một cái gì đó như 100 kHz đến 5 GHz - chẳng hạn, rất thú vị nếu bạn đang gỡ lỗi bộ khuếch đại âm thanh analog. Một số mô hình cũ đi từ DC để nói 100 kHz.

Bạn cũng cần ghép điểm đo với dụng cụ bằng một đầu dò dao động (bình thường). Bạn dễ dàng thêm hàng chục mV tiếng ồn chỉ bằng vòng lặp từ đầu dò. Có thể sử dụng đầu dò có đầu nối đất tích hợp nhưng tốt nhất là đầu nối và cáp đồng trục chuyên dụng từ PCB của bạn.

Hầu hết các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi mà tôi đã tham gia với thiết kế chỉ định 1% sản lượng DC được xếp hạng là gợn sóng cực đại đến cực đại; 50mV cho đường ray 5V, 120mV cho đường ray 12V, v.v.

Nguồn cung cấp tuyến tính có xu hướng ít ồn hơn, vì không có thành phần gợn chuyển đổi HF trên đầu ra.

Không có gì lạ khi đường ray cung cấp năng lượng chuyển đổi có nhiều giai đoạn lọc LC hoặc cung cấp giai đoạn điều chỉnh tuyến tính nếu cần gợn cực thấp.

Đo gợn là một hình thức nghệ thuật trong chính nó. Bạn phải thực hiện các biện pháp không thu tiếng ồn ở chế độ chung. Thông thường, máy hiện sóng được sử dụng cho thước đo được đặt thành băng thông giảm (phổ biến là 20 MHz) và các tụ điện được sử dụng để loại bỏ HF 'ngoại lai' (giữ cho gợn chuyển mạch và các thành phần tần số đường truyền có thể nhìn thấy) - 100nF song song với 10uF không không nghe. Đôi khi, một$50\Omega$ điện trở được sử dụng như một tải (cùng với các tụ điện) và kết nối với phạm vi được thực hiện với một cáp đồng trục được che chắn.

Chúng trông giống như các mức nhiễu bình thường trên đường dây cung cấp điện, nhưng điều này không có nghĩa là bạn có quá nhiều nhiễu trên tín hiệu tương tự. Tỷ lệ loại bỏ nguồn cung cấp PSRR là yếu tố mô tả mức độ nhiễu của nguồn cung cấp được đặt chồng lên tín hiệu, ví dụ như trong một bảng dữ liệu opamp.

Bảng dữ liệu cho hai PSU để bàn tôi sử dụng chỉ định gợn điện áp 15-30 mVpp trong phạm vi 20 Hz - 20 MHz.

Mọi thứ trên 100 kHz-1 MHz đều bị cắt đứt.

Để cắt dưới 100 kHz:
1) bộ điều chỉnh trên chip tuyến tính
2)
có thể sử dụng cuộn cảm ferrite (cùng với tụ điện nối đất) giữa nguồn điện và người tiêu dùng điện .

Khi tôi lần đầu tiên nhận ra có sự biến động "lớn" của nguồn cung cấp điện (khoảng 10-20 mV), tôi đã rất sợ. Tuy nhiên, sau khi đặt tiếng ồn thoáng qua trong tiếng ồn 100 kHz CAD của tôi là một đường gần như phẳng (tôi thường thực hiện mô phỏng cho các đơn vị micro giây, trong khi T = 1/100 kHz = 10 chúng tôi). Điều này là do thường các thiết bị điện tử kỹ thuật số và tương tự hoạt động với tần số Mega và Giga Hz.

Nhưng nó phụ thuộc vào ứng dụng và tần suất làm việc của một thiết bị được thử nghiệm.

PS: để chắc chắn liệu nó có ảnh hưởng đến thiết bị của bạn hay không, hãy đặt tiếng ồn thoáng qua VDD cho trình giả lập của bạn và xem liệu nó có ảnh hưởng đến kết quả hay không.