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功率放大器科普:纹波与&噪声是什么?功率放大器关注的是其中哪个指标?

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2024-05-23 09:05:30

  如何正确而优雅地理解电源纹波和电源噪声?

  我们在使用功率放大器进行测试时,可能都会遇到这两个概念:电源纹波&电源噪声,对于电源的AC特性,我们常常会想到电源纹波,有时也会称为电源噪声,噪声与纹波往往会被大家混为一谈,其实噪声和纹波是有区别的,今天和大家就纹波和噪声做一个专门的分析,让大家能够更加清晰的去认识纹波和噪声。

  1概念

  纹波:是指在电源输出的时候,电源自身开关引起的一种固定频率波动的现象,纹波一般跟电源的开关频率同步,由电容的充放电、PWM调节等产生。

  噪声:其实噪声是一个笼统的说法,包含很多种的成分,既包括底噪、电磁耦合、PowerPlane的谐振等,同时也包括电源自身的噪声。噪声主要是来自板上用电器件,随着用电器件内驱动、接收开关变化,电源网络上的电流也会随之变化,电流的变化也引起了电压的波动,因此这一部分的噪声占电源噪声的很大比重,其他的像电磁耦合等占的比重一般较小。

  下图1所示为噪声和纹波的示意图。

功率放大器科普:纹波与&噪声是什么?功率放大器关注的是其中哪个指标?

  图1噪声和纹波示意图

  纹波与噪声对比

功率放大器科普:纹波与&噪声是什么?功率放大器关注的是其中哪个指标?

  3.纹波与噪声的测试

  3.1纹波测试

  在测试纹波的时候一般需要使用20MHz的带宽限制,目的是为了把高频的噪声去掉,位置要选择在电源输出位置,抓到真实的电源纹波。

  纹波测试方法:

  用示波器的交流耦合档位;

  带宽限制成20MHz;

  把示波器探头的地夹线去掉,换上弹簧接地环,用探针靠接电源的输出端,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形。

  如下图所示:

ATA-4052高压功率放大器

  纹波测试需要注意以下三点:

  不能采用示波器的通用探头,因为通用探头的地线(地夹)不屏蔽且较连接线很长,容易耦合到外界电磁波的干扰,造成较大的噪声输出,形成环的面积越大,受干扰的影响越大;

  对于纹波的测试其测量点应在电源输出端上;

  测试时需要带负载测试,不带负载测试纹波有时会偏大。

  3.2噪声测试

  在测试电源噪声的时候不做带宽限制,目的是最大可能获取真实情况,位置选择可不固定,可在电源输出端,也可在用电芯片电源引脚端,一般来说,在用电芯片引脚端测试噪声才有参考意义。

  噪声测试方法:

  用示波器的交流耦合档位;

  带宽一般不限制,选择全带宽;

  把示波器探头的地夹线去掉,换上接地环,用探针靠接需要测试位置,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形。

  4.改善

  4.1纹波改善

  对于电源纹波,只能抑制,无法去除,因为纹波是由于开关管的开关导致,因此,在改善纹波上只能尽可能的优化开关电源的布局布线,其次,在满足输出电流下可稍加大电感量(一般电感量越大,输出纹波越小,但是对应的动态响应会变差,注意输出电流越大,需要电感量越小),其次提高开关频率对纹波也会有所改善。

  4.2噪声改善

  相对于纹波,噪声就较难改善,有个经典的公式说明PDS的噪声来源:

功率放大器科普:纹波与&噪声是什么?功率放大器关注的是其中哪个指标?

  公式中可看出噪声来源其一是dI,其二是供电回路电感L(在回路非理想时,阻抗不为零,电感是一定有的),由于sink接收端的dI我们无法控制,因此在设计时尽可能控制这个L,我们会在电源传输网络上放置一定规格、数量的去耦电容,来保证这个电源网络的阻抗在有效频率内是低于目标阻抗,从而确保电源噪声是满足要求的。

  ATA-4052高压功率放大器

ATA-4052高压功率放大器

  带宽:(-3dB)DC~500kHz

  电压:310Vp-p(±155Vp)

  电流:2.82Ap

  功率:437.1Wp

  压摆率:345V/μs

  可程控

西安安泰电子是专业从事功率放大器高压放大器功率信号源前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业,为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。如想了解更多功率放大器等产品,请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。


原文链接:https://www.aigtek.com/news/2653.html
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