如何正確而優雅地理解電源紋波和電源噪聲？

　　我們在使用功率放大器進行測試時，可能都會遇到這兩個概念：電源紋波&電源噪聲，對于電源的AC特性，我們常常會想到電源紋波，有時也會稱為電源噪聲，噪聲與紋波往往會被大家混為一談，其實噪聲和紋波是有區別的，今天和大家就紋波和噪聲做一個專門的分析，讓大家能夠更加清晰的去認識紋波和噪聲。

　　1概念

　　紋波：是指在電源輸出的時候，電源自身開關引起的一種固定頻率波動的現象，紋波一般跟電源的開關頻率同步，由電容的充放電、PWM調節等產生。

　　噪聲：其實噪聲是一個籠統的說法，包含很多種的成分，既包括底噪、電磁耦合、PowerPlane的諧振等，同時也包括電源自身的噪聲。噪聲主要是來自板上用電器件，隨著用電器件內驅動、接收開關變化，電源網絡上的電流也會隨之變化，電流的變化也引起了電壓的波動，因此這一部分的噪聲占電源噪聲的很大比重，其他的像電磁耦合等占的比重一般較小。

　　下圖1所示為噪聲和紋波的示意圖。

　　圖1噪聲和紋波示意圖

　　紋波與噪聲對比

　　3.紋波與噪聲的測試

　　3.1紋波測試

　　在測試紋波的時候一般需要使用20MHz的帶寬限制，目的是為了把高頻的噪聲去掉，位置要選擇在電源輸出位置，抓到真實的電源紋波。

　　紋波測試方法：

　　用示波器的交流耦合檔位；

　　帶寬限制成20MHz；

　　把示波器探頭的地夾線去掉，換上彈簧接地環，用探針靠接電源的輸出端，接地環就近連接在裸露的地上，觀察輸出的波形。

　　如下圖所示：

　　紋波測試需要注意以下三點：

　　不能采用示波器的通用探頭，因為通用探頭的地線（地夾）不屏蔽且較連接線很長，容易耦合到外界電磁波的干擾，造成較大的噪聲輸出，形成環的面積越大，受干擾的影響越大；

　　對于紋波的測試其測量點應在電源輸出端上；

　　測試時需要帶負載測試，不帶負載測試紋波有時會偏大。

　　3.2噪聲測試

　　在測試電源噪聲的時候不做帶寬限制，目的是最大可能獲取真實情況，位置選擇可不固定，可在電源輸出端，也可在用電芯片電源引腳端，一般來說，在用電芯片引腳端測試噪聲才有參考意義。

　　噪聲測試方法：

　　用示波器的交流耦合檔位；

　　帶寬一般不限制，選擇全帶寬；

　　把示波器探頭的地夾線去掉，換上接地環，用探針靠接需要測試位置，接地環就近連接在裸露的地上，觀察輸出的波形。

　　4.改善

　　4.1紋波改善

　　對于電源紋波，只能抑制，無法去除，因為紋波是由于開關管的開關導致，因此，在改善紋波上只能盡可能的優化開關電源的布局布線，其次，在滿足輸出電流下可稍加大電感量（一般電感量越大，輸出紋波越小，但是對應的動態響應會變差，注意輸出電流越大，需要電感量越小），其次提高開關頻率對紋波也會有所改善。

　　4.2噪聲改善

　　相對于紋波，噪聲就較難改善，有個經典的公式說明PDS的噪聲來源：

　　公式中可看出噪聲來源其一是dI，其二是供電回路電感L（在回路非理想時，阻抗不為零，電感是一定有的），由于sink接收端的dI我們無法控制，因此在設計時盡可能控制這個L，我們會在電源傳輸網絡上放置一定規格、數量的去耦電容，來保證這個電源網絡的阻抗在有效頻率內是低于目標阻抗，從而確保電源噪聲是滿足要求的。

　　ATA-4052高壓功率放大器

　　帶寬：（-3dB）DC~500kHz

　　電壓：310Vp-p（±155Vp）

　　電流：2.82Ap

　　功率：437.1Wp

　　壓擺率：345V/μs

　　可程控

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