Osciloskopa frekvenču domēna mērījumu barošanas avota trokšņu mērīšanas problēma
Strāvas padeves trokšņa analīzes procesā klasiskākā metode ir izmantot osciloskopu, lai novērotu barošanas avota trokšņa viļņu formu un izmērītu tās amplitūdu, lai noteiktu barošanas avota trokšņa avotu. Tomēr, tā kā digitālo ierīču spriegums pakāpeniski samazinās un strāva pakāpeniski palielinās, strāvas padeves projektēšana kļūst grūtāka, un ir jāizmanto efektīvākas testēšanas metodes, lai novērtētu barošanas avota troksni. Šis raksts ir gadījums, kad tiek izmantota frekvenču domēna metode, lai analizētu strāvas padeves troksni. Ja defektu nevar noteikt, novērojot laika domēna viļņu formu, laika frekvences pārveidošana tiek veikta, izmantojot FFT (ātrā Furjē transformācijas) metodi, un laika domēna barošanas avota trokšņa viļņu forma analīzei tiek pārveidota par frekvences domēnu. Atkļūdojot ķēdi, signāla raksturlielumu skatīšana no laika domēna un frekvenču domēna perspektīvas var efektīvi paātrināt atkļūdošanas procesu.
Vienas plates atkļūdošanas procesā tika konstatēts, ka tīkla barošanas avota troksnis sasniedza 80mv, kas pārsniedza ierīces prasības. Lai ierīce varētu darboties stabili, ir jāsamazina strāvas padeves troksnis.
Pirms šīs kļūdas atkļūdošanas pārskatiet barošanas avota trokšņu slāpēšanas principus. Dažādas frekvenču joslas elektroenerģijas sadales tīklā izmanto dažādus komponentus, lai slāpētu troksni. Atdalīšanas komponenti ietver jaudas regulēšanas moduļus (VRM), atdalīšanas kondensatorus, PCB jaudas iezemējuma plakņu pārus, ierīču paketes un mikroshēmas. VRM ietver strāvas mikroshēmu un perifērijas izejas kapacitāti, kas darbojas aptuveni no līdzstrāvas līdz zemai frekvencei (apmēram 100K). Tā ekvivalents modelis ir divkomponentu modelis, kas sastāv no rezistora un induktora. Vislabāk ir izmantot atdalīšanas kondensatorus ar vairāku lielumu kondensatoriem, lai pilnībā aptvertu vidējo frekvenču joslu (apmēram no 10 000 līdz 100 M). Tā kā pastāv vadu induktivitāte un paketes induktivitāte, pat tad, ja ir sakrauts liels skaits atsaistes kondensatoru, būs grūti darboties augstākās frekvencēs. PCB barošanas avota zemējuma plakne veido plākšņu kondensatoru, kam ir arī atsaistes efekts, aptuveni desmitiem megabaitu. Mikroshēmu iepakojums un mikroshēmas ir atbildīgas par augstfrekvences joslām (virs 100M). Pašreizējās augstākās klases ierīces parasti pievieno pakotnei atdalīšanas kondensatorus. Šobrīd PCB atsaistes diapazonu var samazināt līdz desmitiem megabaitu vai pat vairākiem megabaitiem. Tāpēc, ja pašreizējā slodze paliek nemainīga, mums ir tikai jānosaka, kurā frekvenču joslā parādās sprieguma troksnis, un pēc tam optimizēt šai frekvenču joslai atbilstošās atdalīšanas sastāvdaļas. Abi atsaistes elementi sadarbosies blakus esošajās frekvenču joslās, tāpēc, analizējot atdalīšanas elementu kritiskos punktus, jāņem vērā arī blakus esošo frekvenču joslu atdalīšanas elementi.
Pamatojoties uz tradicionālo barošanas avota atkļūdošanas pieredzi, daži atsaistes kondensatori vispirms tika pievienoti tīklam, lai palielinātu barošanas tīkla pretestības rezervi, lai nodrošinātu, ka barošanas tīkla pretestība vidējās frekvenču joslā atbilst lietojumprogrammas vajadzībām. scenārijs. Rezultāts ir tikai par dažiem mV pulsācijas samazinājums, minimāls uzlabojums. Šim rezultātam ir vairākas iespējas: 1. Troksnis ir zemas frekvences un neietilpst šo atsaistes kondensatoru diapazonā; 2. Kapacitātes pievienošana ietekmē jaudas regulatora VRM cilpas raksturlielumus, un kapacitātes izraisītā pretestības samazināšanās ir saistīta ar VRM. Pasliktināšanās tiek kompensēta. Paturot prātā šo jautājumu, mēs apsvērām iespēju izmantot osciloskopa frekvenču domēna analīzes funkciju, lai skatītu barošanas avota trokšņa spektrālos raksturlielumus un atrastu problēmas avotu.
Osciloskopa frekvenču domēna analīzes funkcija tiek realizēta, izmantojot Furjē transformāciju. Furjē transformācijas būtība ir tāda, ka jebkuru laika domēna secību var izteikt kā dažādu frekvenču sinusoidālo viļņu signālu bezgalīgu superpozīciju. Mēs analizējam šo sinusoidālo viļņu frekvences, amplitūdas un fāzes informāciju, kas ir analīzes metode, kas pārslēdz laika domēna signālu uz frekvences domēnu. Secība, kas iegūta ar digitālo osciloskopu, ir diskrēta secība, tāpēc mūsu analīzē visbiežāk izmanto ātro Furjē transformāciju (FFT). FFT algoritms ir optimizēts no diskrētās Furjē transformācijas (DFT) algoritma. Aprēķinu apjoms tiek samazināts par vairākām kārtām, un jo vairāk punktu ir jāaprēķina, jo lielāks ir ietaupījums aprēķinos.
