Шум живлення

Що таке хороший гідний шум від джерела живлення?

Дозвольте мені розширитись, два випадки, у мене живиться стільниковий блок живлення, я вкладаю свою сферу в змінного струму і дивлюсь на пульсацію, це близько 20мВ. Це гарне число для гідного блоку живлення? (Я морочуся з аналоговими ланцюгами, тому шум 20мВ - велика справа)

Другий випадок - це мій бортовий регулятор, у мене бустер, який приймає від 2 до 5 В. Я дивлюсь на 5В без будь-якого навантаження і бачу пульсацію 7мВ (пила). Це нормально? У мене є всі кришки для розв'язки, тому я б очікував набагато менше, особливо без гідного навантаження.

Бонусне запитання, який найкращий спосіб вимірювання шуму живлення? Я думаю, особливо при малих струмах, таких як ця, має бути більше, ніж торкатися зондом?

Звичайно, немає однозначної відповіді на те, що таке "гідний" шум від джерела живлення. Це як запитувати, що гідний автомобіль, не розмовляючи нам, чи це для їзди навколо іподрому, або задніх ґрунтових доріг країни.

Від того, чи будуть вказані вами значення пристойними, залежить від того, як буде використовуватися цей силовий рейки. Те, що ви насправді запитуєте, саме з точки зору джерела живлення, чи здається це значення розумним чи ні. 20 мВ для загального живлення на верстаках для мене звучить цілком розумно, і це робить 7 мВ для вбудованого перетворювача посилення (адже це насправді досить непогано в порівнянні з багатьма з них).

Однак ваша схема може мати іншу думку. Якщо блок живлення 5В просто живить цифрову схему, то це набагато чистіше, ніж потрібно. Навіть пульсація 100mVpp була б терпимою.

Якщо ви живите чутливу аналогову схему, то 7mV може бути великим. У цьому випадку також має значення частотний вміст пульсації. Більшість аналогових ІС мають специфікацію відключення живлення. В ІМ є активна електроніка, яка робить її роботу дещо незалежною від напруги живлення. Однак електроніка може реагувати лише на шум до деякої частоти. Вимоги до частоти, щоб отримати вказаний коефіцієнт відхилення джерела живлення, рідко вказується. Це хороша практика класти феритову бусинку або невеликий індуктор мікросхеми з подальшим керамічним ковпаком на заземлення на силових відвідниках аналогових деталей. Це зменшить високі частоти шуму, а інші низькі частоти, сподіваємось, у діапазоні, з яким деталь може активно обробляти та відхиляти.

Деякі частини набагато сприйнятливіші до цього, ніж інші. Перший раз, коли я застосував один із багатовісних акселерометрів Freescale, на виході було багато шуму. Шум від живлення насправді, здавалося, посилюється на виході. Додавання вищезазначеного індуктора мікросхеми послідовно із заглушкою на землю на силовому відведення допомогло багато чого очистити вихідний сигнал.

Щоб відповісти на ваше останнє запитання, звичайний спосіб дивитися на шум електроживлення - це саме те, що ви зробили. Змініть пару вхідної області, змініть коефіцієнт посилення та подивіться на розмір отриманого безладу.

Раніше я розробляв надзвичайно малопотужний блок живлення, тому дозвольте мені поділитися графіком, який я створив для презентації, де я окреслив різницю рівнів шумів різних БП. На графіку показаний логарифмічний рівень шуму як функція частоти від постійного струму до 50 кГц. Я не пам’ятаю, як компенсується шкала на осі Y, але ви можете отримати загальну суть її з опису:

• Червона крива: представляючи 3В-джерело типового цифрового продукту (використовується), воно було у вашому діапазоні 10 мВ шуму.
• Фіолетова крива: типова бородавка на стінах плюс малошумний 5,6 В LDO
• Синя крива: вищезазначений плюс ще 5В-регулятор
• Чорна крива: моя конструкція блоку живлення, яка мала близько 1-3 уВ шуму

Отже, залежно від кількості фільтрування та дизайну, який ви робите, шум блоку живлення може відрізнятися на 4 порядки! ваші 20 мВ від живлення на базі живлення є досить хорошими і стандартними, я думаю (див. попередження нижче щодо шуму зонда осцилографа).

Нормальні осцилоскопи, до речі, майже нічого не варті для будь-яких робіт нижче 10 мВ. Ви також хочете переглянути фур'є-перетворення (спектральний вміст) шуму, щоб зробити будь-які корисні висновки. Звичайно, якщо ви бачите щось таке просте, як велика пульсація або нестабільність, це хороший старт, але часто шум не такий очевидний.

Спеціалізовані аналізатори спектру - це шлях, але зазвичай вони використовуються для використання в радіочастотному режимі і переходять від чогось, наприклад, від 100 кГц до 5 ГГц - не дуже цікаво, наприклад, якщо ви налагоджуєте аналоговий аудіопідсилювач. Деякі з старих моделей переходять від постійного струму, тобто 100 кГц.

Вам також потрібно з'єднати точку вимірювання з приладом чимось іншим, ніж зонд (звичайний) осцилографа. Ви легко додаєте десятки мВ шуму просто заземленою петлею з зонда. Можна використовувати зонди із вбудованим заземленням, але найкраще - це виділений коаксіальний роз'єм та кабель від вашої друкованої плати.

Більшість джерел живлення комутації, які я брав участь у проектуванні, визначають 1% від номінального виходу постійного струму як максимального пульсації піку до піку; 50mV для 5V рейки, 120mV для 12V рейки тощо.

Лінійні запаси, як правило, набагато менш шумні, оскільки на виході немає компонентів пульсацій HF комутації.

Не рідкість перемикання блоків живлення має декілька ступенів фільтра LC, або подає лінійну ступінь регулятора, якщо потрібна надзвичайно низька пульсація.

Вимірювання Ripple - це мистецтво само по собі. Ви повинні вжити заходів, щоб не сприймати шум у звичайному режимі. Часто осцилоскоп, який використовується для вимірювання, встановлюється на зменшену пропускну здатність (20 МГц є загальною), а конденсатори використовуються для позбавлення від «стороннього» ВЧ (зберігаючи видимість пульсацій комутації та частоти ліній частоти) - 100nF паралельно 10uF не є нечувано. Іноді, а$50\Omega$ резистор використовується як навантаження (разом з конденсаторами), а підключення до сфери дії здійснюється екранованим коаксіальним кабелем.

Вони виглядають як нормальний рівень шуму на електромережі, але це не означає, що у вас аналогічний сигнал. Коефіцієнт відхилення живлення PSRR - коефіцієнт, який описує, яка частина шуму живлення накладається на сигнал, наприклад, в описному аркуші описи.

Листи даних для двох блоків живлення на комп’ютері, які я використовую, задають пульсацію напруги 15-30 мВпп в діапазоні 20 Гц - 20 МГц.

Все вище 100 кГц-1 МГц обрізається декапами.

Для відключення нижче 100 кГц:
1) лінійний на мікросхемі регулятор
2) феритовий дросель (разом з конденсаторами на землю) між джерелом живлення та споживачем живлення
.

Коли я вперше зрозумів, що існує така "велика" коливання джерела живлення (близько 10-20 мВ), я злякався. Однак після введення перехідного шуму в моєму САПР 100 кГц шум був майже рівною лінією (я зазвичай роблю моделювання для одиниць мікросекунд, тоді як T = 1/100 кГц = 10 нас). Це тому, що часто цифрові та аналогові електронні пристрої працюють із частотами Мега та Гіга Гц.

Але це залежить від застосування та робочої частоти тестуваного пристрою.

PS: щоб точно сказати, впливає він на ваш пристрій чи ні, поставте перехідний шум VDD на ваш тренажер і подивіться, чи впливає він на результати чи ні.