【導(dǎo)讀】今天在和朋友交流電力電子的問(wèn)題時(shí)談到了電源系統(tǒng)的噪聲的問(wèn)題。這里面牽扯到了如何更好的設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)和如何更好的設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品系統(tǒng)。電源系統(tǒng)涉及能源的轉(zhuǎn)換、電源的轉(zhuǎn)換、電源的傳遞等等。對(duì)于電子產(chǎn)品而言，電源主要是交流（AC）通過(guò)電源模塊轉(zhuǎn)化為直流（DC）、DC轉(zhuǎn)遞給用電端（負(fù)載芯片）使用或者DC再通過(guò)DC-DC或者LDO轉(zhuǎn)為DC再傳遞給用電端（負(fù)載芯片）。
電源是電子產(chǎn)品的心臟，給系統(tǒng)提供源源不斷的能量，但是總會(huì)受到各種影響。在這給大家羅列出噪聲的來(lái)源主要三個(gè)方面：
第一，電源轉(zhuǎn)換芯片本身的輸出并不是恒定的，會(huì)有一定的波紋。這是由芯片自身決定的，一旦選好了電源芯片，對(duì)這部分噪聲工程師只能接受，無(wú)法控制。但是可以通過(guò)設(shè)計(jì)合適的外圍電路減小其對(duì)電路系統(tǒng)的影響。
第二，電源芯片無(wú)法實(shí)時(shí)響應(yīng)負(fù)載對(duì)于電流需求的快速變化（這就是會(huì)產(chǎn)生噪聲）。電源芯片通過(guò)感知其輸出電壓的變化，調(diào)整其輸出電流，從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時(shí)間在毫秒到微秒量級(jí)(也有更小一些的)。因此，對(duì)于負(fù)載電流變化頻率在直流到幾百KHz甚至MHz之間時(shí)，穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整，保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時(shí)，穩(wěn)壓源的電壓輸出會(huì)出現(xiàn)跌落，從而產(chǎn)生電源噪聲。
第三，負(fù)載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗（通常所說(shuō)的PDN阻抗）上產(chǎn)生的壓降。PCB板上任何電氣路徑不可避免的會(huì)存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線。對(duì)于多層電路板，通常需要提供一個(gè)完整的電源平面和地平面。電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經(jīng)電源平面，到達(dá)負(fù)載電源引腳。
地路徑和電源路徑類(lèi)似，只不過(guò)電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低，但確實(shí)存在。如果不使用平面而使用引線，那么路徑上的阻抗會(huì)更高。
另外，引腳及焊盤(pán)本身也會(huì)有寄生電感存在，瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降，因此負(fù)載芯片電源引腳處的電壓會(huì)隨著瞬態(tài)電流的變化而波動(dòng)，這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷，在地路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同。
當(dāng)然，電源噪聲的來(lái)源還與熱、外界的干擾等也有關(guān)系。
來(lái)源：信號(hào)完整性
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