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精确PSRR测量方法

日期:2017-4-18(原创文章,禁止转载)

精确PSRR测量方法 在理论上,电源抑制比(PSRR)测量相对简单。变频信号对电源输入进行调制,然后在输出端 测量该信号的衰减情况。但是,这种测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。本文利用高保真信号注入器和高敏感/ 选择性矢量网络分析器(VNA),对限制PSRR测量的一癫痫病患者不能吃什么些常见装置问题进行探讨,并介绍一种克服这些问题的方法。

输入信号调制

调 制输入至稳压器的最简单方法是使用线路注入器,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结合使用时,J2120A直接对输入电压进行调制,而VNA则测量输入/输出衰 减。这种方法的缺点是,需要中断输入线路,并需要适应注入器的压降。对于实验室测试而言,这些缺点一般并不是问题,但是当在电路内进行测量时它们会成为棘 手的问题。

对输入进行调制的一种替代方法是,使用一个低频DC阻断器,通过电容方式把VNA连接至受测器件,例如:J2130A DC偏置注入器。输入端信号的量级受到VNA 50?电源阻抗的限制,但该信号一般较大,足以让VNA测量到。这种方法不要求中断输入连接,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测量以前,进行校正非常重要,以查看是否存在探测变化。另外,测 量装置的噪声底限以确定测量限制,这一点也很重要。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 黑色夹子,连接至一个J2111A电流注入器(起到一个25mA负载的作用)。两个探针连接至公共输出接地,两个探针尖均连接至同一个输入,这样它们便有 相同的调制信号。之后,对VNA执行THRU校准,以对探针或者线缆相关缺陷进行校正。在相关频带,应能在VNA看到一个扁平的增益响应。

图1 THRU校准测试电路板装置

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噪声底限评估

探 针校准完成以后,通过让输出检测探针短路至接地连接评估噪声底限(图2)。由该测量,我们可以清楚地看到,就今天大多数稳压器的PSRR而言,这种噪声底 限太高了,并且要求使用更好的装置来探明实际PSRR。总之,如PSRR等高保真测量,必需使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 示低保真测量,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。

在下一个测量装置中(如图3所示),使用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共模西安癫痫病医院在哪里变压器连接至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时噪声底限改善超过 90dB。但是,德州仪器(TI)拥有最为安静的电源稳压器,在1MHz以上可提供较好的PSRR,因此这种噪声底限仍然不可接受。

图2 使用示波器探针装置的噪声底限测量

图3 使用50 ?同轴线缆替代输出示波器探针以后的噪声底限上海看癫痫的医院哪家好测量

接 下来临沧癫痫病治疗,使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)。完整的装置(两条50?同轴线缆和J2102A、J2130A、 J2120A以及J2111A)和噪声底限/PSRR测量显示在图5中。该装置拥有低得多的噪声底限,帮助PSRR测量达到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作用的结果。

图4 50 ?同轴线缆代替输入示波器探针

图5 完整装置和噪声底限/PSRR测量

为 了说明优秀装置的重要性,图6显示了精心设计的稳压器、PCB布局和装置的PSRR。这种测量表明,利用精心设计的装置和正确的测量设备,是可以获得极低 噪声底限的,从而实现高精确的PSRR测量。最后,为了验证上述注入方法,使用一个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进行了测量。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 优化以后的高保真PSRR和噪声底限测量

图7 使用J2120A和J2130A测量LM317的PSRR

结论

本文表明,尽管PSRR测量在概念上很简单,但要想获得精确的测量结果,装置的好坏极为重要。另外,我们还介绍了降低噪声底限的方法。

参考文献

1、《TI LDO应用手册题目索引》,作者:Masashi Nogawa,见《应用报告》,网址:

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