Măsurarea domeniului de frecvență al osciloscopului problemă de măsurare a zgomotului sursei de alimentare
În procesul de analiză a zgomotului sursei de alimentare, metoda mai clasică este utilizarea unui osciloscop pentru a observa forma de undă a zgomotului sursei de alimentare și a măsura amplitudinea acesteia, astfel încât să se determine sursa zgomotului sursei de alimentare. Cu toate acestea, pe măsură ce tensiunea dispozitivelor digitale scade treptat, iar curentul crește treptat, proiectarea sursei de alimentare devine mai dificilă și trebuie utilizate metode de testare mai eficiente pentru a evalua zgomotul sursei de alimentare. Acest articol este un caz de utilizare a metodei domeniului de frecvență pentru a analiza zgomotul sursei de alimentare. Când defecțiunea nu poate fi localizată prin observarea formei de undă din domeniul timpului, conversia timp-frecvență este efectuată prin metoda FFT (Fast Fourier Transform), iar forma de undă a zgomotului sursei de alimentare din domeniul timp este convertită în domeniul frecvenței pentru analiză. La depanarea circuitului, vizualizarea caracteristicilor semnalului din perspectiva domeniului timp și al frecvenței poate accelera eficient procesul de depanare.
În timpul procesului de depanare a unei singure plăci, s-a constatat că zgomotul de alimentare a unei rețele a ajuns la 80mv, ceea ce a depășit cerințele dispozitivului. Pentru a vă asigura că dispozitivul poate funcționa stabil, zgomotul sursei de alimentare trebuie redus.
Înainte de a depana această defecțiune, revizuiți principiile de suprimare a zgomotului sursei de alimentare. Diferite benzi de frecvență din rețeaua de distribuție a energiei utilizează componente diferite pentru a suprima zgomotul. Componentele de decuplare includ module de reglare a puterii (VRM), condensatoare de decuplare, perechi de planuri de masă de putere PCB, pachete de dispozitive și cipuri. VRM include un cip de putere și o capacitate de ieșire periferică, care funcționează aproximativ de la DC la frecvență joasă (aproximativ 100K). Modelul său echivalent este un model cu două componente, format dintr-un rezistor și un inductor. Cel mai bine este să utilizați condensatori de decuplare cu condensatori de mai multe ordine de mărime pentru a acoperi complet banda de frecvență medie (în jur de 10K până la 100M). Datorită existenței inductanței cablajului și a inductanței pachetului, chiar dacă un număr mare de condensatoare de decuplare sunt stivuite, va fi dificil să funcționeze la frecvențe mai mari. Planul de masă al sursei de alimentare PCB formează un condensator cu placă, care are și un efect de decuplare, de aproximativ zeci de megaocteți. Ambalarea cipurilor și cipurile sunt responsabile pentru benzile de înaltă frecvență (peste 100M). Dispozitivele actuale de ultimă generație adaugă în general condensatoare de decuplare la pachet. În acest moment, intervalul de decuplare de pe PCB poate fi redus la zeci de megaocteți sau chiar la câțiva megaocteți. Prin urmare, atunci când sarcina curentă rămâne neschimbată, trebuie doar să determinăm în ce bandă de frecvență apare zgomotul de tensiune și apoi să optimizăm componentele de decuplare corespunzătoare acestei benzi de frecvență. Cele două elemente de decuplare vor coopera în benzile de frecvență adiacente, astfel încât elementele de decuplare din benzile de frecvență adiacente trebuie de asemenea luate în considerare atunci când se analizează punctele critice ale elementelor de decuplare.
Pe baza experienței tradiționale de depanare a sursei de alimentare, unii condensatori de decuplare au fost adăugați mai întâi la rețea pentru a crește marja de impedanță a rețelei de alimentare pentru a se asigura că impedanța rețelei de alimentare în banda de frecvență medie ar putea satisface nevoile aplicației. scenariu. Rezultatul este doar o reducere de câțiva mV a ondulației, o îmbunătățire minimă. Există mai multe posibilități pentru acest rezultat: 1. Zgomotul este la frecvență joasă și nu se află în domeniul acestor condensatoare de decuplare; 2. Adăugarea capacității afectează caracteristicile buclei ale regulatorului de putere VRM, iar reducerea impedanței cauzată de capacitate este legată de VRM. Deteriorarea este compensată. Având în vedere această întrebare, am luat în considerare utilizarea funcției de analiză a domeniului de frecvență a osciloscopului pentru a vizualiza caracteristicile spectrale ale zgomotului sursei de alimentare și a localiza sursa problemei.
Funcția de analiză în domeniul frecvenței a osciloscopului este realizată prin transformată Fourier. Esența transformării Fourier este că orice secvență din domeniul timpului poate fi exprimată ca o suprapunere infinită a semnalelor de unde sinusoidale de diferite frecvențe. Analizăm informațiile de frecvență, amplitudine și fază ale acestor unde sinusoidale, care este o metodă de analiză care comută semnalul din domeniul timpului în domeniul frecvenței. Secvența eșantionată de un osciloscop digital este o secvență discretă, astfel încât Transformarea Fourier rapidă (FFT) este utilizată cel mai frecvent în analiza noastră. Algoritmul FFT este optimizat de la algoritmul discret Fourier Transform (DFT). Cantitatea de calcule este redusă cu mai multe ordine de mărime și cu cât sunt mai multe puncte care trebuie calculate, cu atât economiile în calcule sunt mai mari.
