關於電源部分設計中的噪聲餘量計算
發布時間:2012-12-11 責任編輯:abbywang
【導讀】絕大多數芯片都會給出一個正常工作的電壓範圍,這個值通常是±5%。這些限製要考慮兩個部分,第一是穩壓芯片的直流輸出誤差,第二是電源噪聲的峰值幅度。老式的穩壓芯片的輸出電壓精度通常是±2.5%,因此電源噪聲的峰值幅度不應超過±2.5%。本文著重電源部分設計的原理說明,電源噪聲餘量將使用±2.5%這個值。
例如:對於3.3V電壓,為滿足芯片正常工作,供電電壓在3.13V到3.47V之間,或3.3V±165mV。對於1.2V電壓,為滿足芯片正常工作,供電電壓在1.14V到1.26V之間,或1.2V±60mV。這些限製可以在芯片datasheet中的recommended operating conditions部bu分fen查zha到dao。這zhe些xie限xian製zhi要yao考kao慮lv兩liang個ge部bu分fen,第di一yi是shi穩wen壓ya芯xin片pian的de直zhi流liu輸shu出chu誤wu差cha,第di二er是shi電dian源yuan噪zao聲sheng的de峰feng值zhi幅fu度du。老lao式shi的de穩wen壓ya芯xin片pian的de輸shu出chu電dian壓ya精jing度du通tong常chang是shi±2.5%,因此電源噪聲的峰值幅度不應超過±2.5%。當然隨著芯片工藝的提高,現代的穩壓芯片直流精度更高,可能會達到±1%以下,TI公司的開關電源芯片TPS54310精度可達±1%,線性穩壓源AMS1117可達±0.2%。但是要記住,達到這樣的精度是有條件的,包括負載情況,工作溫度等限製。因此可靠的設計還是以±2.5%這(zhe)個(ge)值(zhi)更(geng)把(ba)握(wo)些(xie)。如(ru)果(guo)你(ni)能(neng)確(que)保(bao)所(suo)用(yong)的(de)芯(xin)片(pian)安(an)裝(zhuang)到(dao)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)後(hou)能(neng)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)穩(wen)壓(ya)精(jing)度(du),那(na)麼(me)你(ni)可(ke)以(yi)為(wei)你(ni)的(de)這(zhe)款(kuan)設(she)計(ji)單(dan)獨(du)進(jin)行(xing)噪(zao)聲(sheng)餘(yu)量(liang)計(ji)算(suan)。本(ben)文(wen)著(zhe)重(zhong)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)設(she)計(ji)的(de)原(yuan)理(li)說(shuo)明(ming),電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng)餘(yu)量(liang)將(jiang)使(shi)用(yong)±2.5%這個值。
電源噪聲餘量計算非常簡單,方法如下:
比如芯片正常工作電壓範圍為3.13V到3.47V之間,穩壓芯片標稱輸出3.3V。安裝到電路板上後,穩壓芯片輸出3.36V。那麼容許電壓變化範圍為3.47-3.36=0.11V=110mV。穩壓芯片輸出精度±1%,即±3.363*1%=±33.6 mV。電源噪聲餘量為110-33.6=76.4 mV。
計算很簡單,但是要注意四個問題:
第一,穩壓芯片輸出電壓能精確的定在3.3V麼?外圍器件如電阻電容電感的參數也不是精確的,這對穩壓芯片的輸出電壓有影響,所以這裏用了3.36V這個值。在安裝到電路板上之前,你不可能預測到準確的輸出電壓值。
第二,工作環境是否符合穩壓芯片手冊上的推薦環境?器件老化後參數還會和芯片手冊上的一致麼?
第三,負載情況怎樣?這對穩壓芯片的輸出電壓也有影響。
第(di)四(si),電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng)最(zui)終(zhong)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)。而(er)信(xin)號(hao)上(shang)的(de)噪(zao)聲(sheng)來(lai)源(yuan)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng),反(fan)射(she)串(chuan)擾(rao)等(deng)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)問(wen)題(ti)也(ye)會(hui)在(zai)信(xin)號(hao)上(shang)疊(die)加(jia)噪(zao)聲(sheng),不(bu)能(neng)把(ba)所(suo)有(you)噪(zao)聲(sheng)餘(yu)量(liang)都(dou)分(fen)配(pei)給(gei)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)。所(suo)以(yi),在(zai)設(she)計(ji)電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng)餘(yu)量(liang)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)留(liu)有(you)餘(yu)地(di)。
另一個重要問題是:不同電壓等級,對電源噪聲餘量要求不一樣,按±2.5%計算的話,1.2V電壓等級的噪聲餘量隻有30mV。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)苛(ke)刻(ke)的(de)限(xian)製(zhi),設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)謹(jin)慎(shen)些(xie)。模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)更(geng)高(gao)。電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng)影(ying)響(xiang)時(shi)鍾(zhong)係(xi)統(tong),可(ke)能(neng)會(hui)引(yin)起(qi)時(shi)序(xu)匹(pi)配(pei)問(wen)題(ti)。因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)重(zhong)視(shi)電(dian)源(yuan)噪(zao)聲(sheng)問(wen)題(ti)。
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