精确PSRR测量方法

2013-12-25 11:33:10来源: 21ic 关键字:PSRR  电源抑制比  网络分析器

引言

在理论上,电源抑制比(PSRR)测量相对简单。变频信号对电源输入进行调制,然后在输出端测量该信号的衰减情况。但是,这种测量对装置噪声高度敏感,包括来自探测环路区域和印刷电路板(PCB)布局的噪声。本文利用高保真信号注入器和高敏感/选择性矢量网络分析器(VNA),对限制PSRR测量的一些常见装置问题进行探讨,并介绍一种克服这些问题的方法。

输入信号调制

调制输入至稳压器的最简单方法是使用线路注入器,例如:Picotest J2120A等。这种器件可适应50V输入电压和5A输入电流。与VNA结合使用时,J2120A直接对输入电压进行调制,而VNA则测量输入/输出衰减。这种方法的缺点是,需要中断输入线路,并需要适应注入器的压降。对于实验室测试而言,这些缺点一般并不是问题,但是当在电路内进行测量时它们会成为棘手的问题。

对输入进行调制的一种替代方法是,使用一个低频DC阻断器,通过电容方式把VNA连接至受测器件,例如:J2130A DC偏置注入器。输入端信号的量级受到VNA 50Ω电源阻抗的限制,但该信号一般较大,足以让VNA测量到。这种方法不要求中断输入连接,因此可在电路中进行,无需给受调制的电压总线添加任何DC负载。

校准

在进行PSRR测量以前,进行校正非常重要,以查看是否存在探测变化。另外,测量装置的噪声底限以确定测量限制,这一点也很重要。图1中的照片显示了这种用于校准的测试电路板装置。黑白线为J2120A线路注入器的输入。右边的红和黑色夹子,连接至一个J2111A电流注入器(起到一个25mA负载的作用)。两个探针连接至公共输出接地,两个探针尖均连接至同一个输入,这样它们便有相同的调制信号。之后,对VNA执行THRU校准,以对探针或者线缆相关缺陷进行校正。在相关频带,应能在VNA看到一个扁平的增益响应。

图1 THRU校准测试电路板装置

 

 

噪声底限评估

探针校准完成以后,通过让输出检测探针短路至接地连接评估噪声底限(图2)。由该测量,我们可以清楚地看到,就今天大多数稳压器的PSRR而言,这种噪声底限太高了,并且要求使用更好的装置来探明实际PSRR。总之,如PSRR等高保真测量,必需使用仔细端接的连接点,并且探针环路面积最小。实际上,图2所示低保真测量,大多都是由示波器探针接地线夹所形成线环路内的噪声产生。

在下一个测量装置中(如图3所示),使用50Ω同轴线代替输出示波探针,一个SMA适配器直接焊接至输出电容器。线缆通过一个J2130A DC阻断器和J2102A共模变压器连接至VNA。在输出接地探针短路,以对噪声底限进行评估。由图3,我们可以清楚地知道,1kHz时噪声底限改善超过90dB。但是,德州仪器(TI)拥有最为安静的电源稳压器,在1MHz以上可提供较好的PSRR,因此这种噪声底限仍然不可接受。

图2 使用示波器探针装置的噪声底限测量

图3 使用50 Ω同轴线缆替代输出示波器探针以后的噪声底限测量

接下来,使用直接焊接至输入电容器的50Ω同轴线缆来替代输入端示波探针(图4)。完整的装置(两条50Ω同轴线缆和J2102A、J2130A、J2120A以及J2111A)和噪声底限/PSRR测量显示在图5中。该装置拥有低得多的噪声底限,帮助PSRR测量达到1MHz,并实现90dB的低频PSRR。30kHz附近的PSRR谐振,可能是PCB布局或者组件寄生相互作用的结果。

[1] [2]

关键字:PSRR  电源抑制比  网络分析器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1225/article_8396.html
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