1、 电 源系统噪声余量分析 绝大多数芯片都会给出一个正常工作的电压范围,这个值通常是±5%,。老式的稳压芯片的输出电压精度通常是±2.5%,因此电源噪声的峰值幅度不应超过±2.5%。精 度是有条件的,包括负载情况,工作温度等限制,因此要有余量。 电源噪声余量计算 比如芯片正常工作电压范围为3.13V 到3.47V 之间,稳压芯片标称输出3.3V。安装到电路板上后,稳压芯片输出3.36V。那么容许电压变化范围为3.47-3.36=0.11V=110mV。稳压芯片输出精度±1%,即±3.363*1%=±33.6 mV。电源噪声余量为110-33.6=76.4 mV。 2、 电 源噪声是如何产生 第一, 稳压电源芯片本身的输出并不是恒定的,会有一定的波纹。 第二,稳压电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。稳压电源芯片通过感知其输出电压的变化,调整其输出电流,从而把输出电压调整回额定输出值。 第三,负载瞬态电流在电源路径阻抗和地路径阻抗上产生的压降,,引脚及焊盘本身也会有寄生电感存在,瞬态电流流经此路径必然产生压降,因此负载芯片电源引脚处的电压会随着瞬态电流的变化而波动,这就是阻抗产生的电源噪声。 3、 电 容退耦 采用电容退耦是解决电源噪声问题的主要方法。这种方法对提高瞬态电流的响应速度,降低电源分配系统的阻抗都非常有效。 3.1、从储能的角度来说明电容退耦原理 当负载电流不变时,其电流由稳压电源部分提供,即图中的I0,方向如图所示。此时电容两端电压与负载两端电压一致,电流Ic 为0,电容两端存储相当数量的电荷,其电荷数量和电容量有关。当负载瞬态电流发生变化时,由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快,必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化,因此,电流I0 不会马上满足负载瞬态电流要求,因此负载芯片电压会降低。但是由于电容电压与负载电压相同,因此电容两端存在电压变化。对于电容来说电压变化必然产生电流,此时电容对负载放电,电流Ic 不再为0,为负载芯片提供电流。只要电容量C 足够大,只需很小的电压变化,电容就可以提供足够大的电流,满足负载态电流的要求。 相当于电容预先存储了一部分电能,在负载需要的时候释放出来,即电容是储能元件。储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充,因此保证了负载两端电压不至于有太大变化,此时电容担负的是局部电源的角色。 3.2、从阻抗的角度来理解退耦原理 我们可以用一个等效电源模型表示上面这个复合...