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。

　　图1噪声和纹波示意图

　　纹波与噪声对比

　　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：

　　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：

　　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

　　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

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