Новини
Учете ви, ако работата на шума на захранването е достатъчна?
- автор:ROGER.
- Освободете се:2021-06-21
| От 5G до промишлени приложения, със събиране, доставка иСъхранениеВсе повече данни също разширяват симулациятаСигнални процесориГраницата на производителността на парчетата, някои дори гигабитират всяка секунда. Тъй като темпът на иновация никога не е забавял, следващото поколениеЕлектронниРешението ще направи решението да се свие допълнително,захранванеЕфективността продължава да подобрява и прави по-голямо изискване за ефективност на шума. Може да се счита за свеждане до минимум или изолиране на енергийните домейни (симулация, цифри, серийни номера и цифров входен изход (I / O.)), Генериран от шума, за да се постигне отлична динамична производителност, но преследването на абсолютния минимален шум може да намали приходите на изследването. Как дизайнерът знае, ако шумовото изпълнение на захранването е достатъчно? Първо, количествено определете чувствителността на устройството, което позволява на изхода на звука на захранването, за да съответства на мощността. Знанието е сила: Запазете прекомерния дизайн, за да запазитеВремеИма голяма помощ за дизайна. Тази статия очертава как да се определи количествено чувствителността на шума на захранването на сигнала в веригата за обработка на сигнала и как да се изчисли максимално приемливото захранване. Също така обсъдетеизмерванеКомплект. И накрая, ще обсъдим някои стратегии, които отговарят на изискванията на чувствителността на властта и реалния шум за захранване. Следващото член от тази серия ще обсъди как да се оптимизира ADC, DAC иRF трансивърДистрибуторска мрежа (PDN). Разбиране и количествено определяне на чувствителността на зареждане на сигнала към шума на захранването Първата стъпка в оптимизацията на захранването е да изучавате истинската чувствителност на устройствата за обработка на аналогови сигнали към шума за захранване. Те включват въздействието на шума за захранване върху критичните динамични спецификации, както и характеризирането на шума за захранване - т.е. съотношението на модулацията на захранването (PSMR) и потискане на мощността (PSRR). PSMR и PSRR показват дали има добра характеристика на потискане на мощността, но не е достатъчно да се определи колко ниско трябва да се определи. Тази статия описва как да се определи прага на звънеца или максимално допустимия шум за захранване, използвайки PSMR и PSRR. Оптимизираното проектиране на захранваща система е възможно само за определяне на прага, който съответства на изхода на спектъра на захранването. Ако се гарантира, че шумът за захранване е по-нисък от максималната си спецификация, оптимизираното захранване не намалява динамичното изпълнение на всяко устройство за обработка на аналогово сигнали. Въздействие на шума за захранване на аналогови устройства за обработка на сигнала Трябва да се разбира, че ефектът от шума за захранване върху устройствата за обработка на аналогови сигнали трябва да се разбира. Тези ефекти могат да бъдат количествено определени по три измервателни параметъра:
Разбирането на въздействието на шума на властта върху тези параметри е първата стъпка в оптимизиране на спецификациите на шума. Няма динамичен обхват на бездомство (SFDR) Шум за захранванеСвързванеВ сигнала на носителя на всяка аналогова система за обработка на сигнала. Въздействието на шума за захранване зависи от неговата интензивност на носещите сигнали по отношение на честотната област. Един метод на измерване е SFDR, който представлява най-малкия сигнал, който може да бъде разграничен от големия смуменния сигнал - по-специално, съотношението на амплитудата на носителя сигнала и максималната фалшива амплитуда на сигнала, без значение коя позиция е в спектъра, той има получени. Формула на формуляра:  Сигнал за превозвач Фалшив сигнал Sfdr = без динамичен диапазон на бездомство (dB) Носещ сигнал = средна квадратен корен (пик или пълна скала) на амплитудата на сигнала на носителя Сигнал за спиране = средна квадратен корен стойност на най-високата амплитуда на шпора в спектъра  Фигура 1. SFDR на AD9208 високоскоростната ADC, използваща (а) чисто захранване и (b) шумово захранване. SFDR може да бъде определен спрямо пълната скала (DBFS) или носещ сигнал (DBC). Power Ripple се съчетава с носещите сигнали за генериране на смущения фалшиви сигнали, което намалява SFDR. Фигура 1 сравнява работата на SFDR на високоскоростната ADC AD9208 в двата случая на захранване и шумово захранване. В този случай, когато 1 MHz Power Ripple е бързо появяване на ADC като модулацияФуриеТрансформатор (FFT) изходен носител на спектърачестотаВ околността Шумът на властта ще намали SFDR до около 10 dB. Съотношение на сигнала (SNR) SFDR зависи от най-високата шпора в спектъра, докато SNR зависи от общия шум в спектъра. SNR ограничава способността да се идентифицират сигнали с ниска амплитуда чрез аналоговата система за обработка на сигнала и теоретично засегната от резолюцията на преобразувателя в системата. SNR се определя като сума от сумата на нивото на сигнала на носителя и всички компоненти на шумовите спектър (с изключение на петте пет хармоници и DC), където:  Сигнал за превозвач Фалшив сигнал SNR = съотношение на сигнала до шум (dB) Сигнал за носителя = средна квадратен корен (пик или пълен мащаб) на носещите сигнали Шум с спектъра = всички компоненти на шума, различни от първите пет хармоници и Шумовото захранване намалява SNR чрез добавяне на шумови спектрални компоненти в сигнала на носителя към изходния спектър. Както е показано на Фиг. 2, когато се генерира компонент на шума на спектъра в FFT изходния спектър в FFT изходния спектър, SNR на AD9208 високоскоростната ADC се намалява от 56.8 dBF до 51.7 dBFs. Фазов шум (PN) Фазовият шум е параметри, които измерват стабилността на честотата на сигнала. В идеалния случай,ОсцилаторНабор от специфични стабилни честоти трябва да се генерира в рамките на определен период от време. Но в реалния свят винаги има някои малки амплитудни амплитудни и фазови колебания в сигнала. Тези фазови колебания или трептенето се разпределят от двете страни на сигнала в спектъра. Фазовият шум може да бъде дефиниран по различни начини. В тази статия фазовият шум се дефинира като едностранна лента (SSB) фаза шум, която е често дефинирана дефиниция, която използва плътността на мощността на честотата на компенсиране на сигнала и общата мощност на сигнала на носителя, където:  Плътност на мощността на колана Мощност на превозвача SSB PN = Единична фазова фаза (DBC / Hz) Силна плътност на захранването = шумовата мощност (W / Hz) на 1 Hz честотна лента под честота на компенсиране на сигнала Мощност на носителя = обща носеща мощност (W)  Фигура 2. SNR на AD9208 високоскоростната ADC, използваща (а) мощност на измиване и (b) шум за шум.  Фигура 3. а) Две различни захранвания със значителни разлики в изходния шум. б) когато захранването се захранва от тези две захранвания, е фазовото представяне на шума, произведено от ADRV9009. За аналогови устройства за обработка на сигнала, PassчасовникШумът на напрежението на захранващото напрежение е свързан към устройството часовник генерира фазов шум, който от своя страна влияе на честотната стабилност на вътрешната вибрация (LO). Това разширява обхвата на LO честотата в спектъра, увеличавайки плътността на мощността при честотата на офсет, съответстваща на носителя, като по този начин се увеличава фазовият шум. Фигура 3 сравнява ефективността на фазовия шум на ADRV9009 трансивър, когато захранването се захранва от две различни захранвания. Фиг. 3А показва шумовия спектър на двете захранвания и Фиг. 3В показва получения фазов шум. И двете захранващи устройства са базирани на LTM8063 μmodule® с разширение (SSFM)Стабилизатор. Предимството на SSFM е товаБазова лента.Разпределени в рамките на определен диапазон, подобряване на фундаменталната вълна на конверторапревключвателЧестота и шум на нейните хармоници. От Фигура 3А, това може да се види - имайте предвид, че има сравнително широк шум в 1 MHz и неговите хармоници. Необходимо е да се направи разглеждане, че честотата на модулиране на триангулацията на SSFM произвежда шум под 100 kHz - обърнете внимание на пикато започва от 2 kHz. Алтернативно захранване Добавете ниска пропускФилтърЗа да потиснете шума над 1 MHz, добавете ADP1764 ниска разлика (LDO) назад регулатор за намаляване на цялотоДолен шумЗвук, особено шум под 10 kHz (главно шума, генериран от SSFM). Поради допълнително филтриране, общият шум за захранване се подобрява, като по този начин подобрява ефективността на шума под 10 kHz офсетова честота, както е показано на фигура ЗВ. Чувствителност на шума на захранването на устройства за обработка на аналогови сигнали Чувствителността на товара върху мощността на пулса може да бъде количествено определена с два параметъра:
Коефициент на потискане на мощността (PSRR) PSRR представлява способността на устройството да намали шума на щифта в определен честотен диапазон. Обикновено има два вида PSRR: Static (DC) PSRR и динамичен (AC) PSRR. DC PSRR се използва за измерване на изменението на изходната компенсация, причинена от промяната в напрежението на захранването на DC. Това почти не е внимание, защото системата трябва да осигури стабилно регулиране на постояннотоково напрежение към товара. От друга страна, AC PSRR представлява способността на устройството да потиска AC сигналите в DC захранващ източник в определен честотен диапазон. PSRR се определя чрез инжектиране на синусоидален сигнал в захранващите щифтове на устройството и наблюдение на грешката pseudo диспергируема на изходния спектър на данни / предавател в честотата на инжектиране (фиг. 4). AC PSRR определя съотношението на съответната амплитудна грешка и изходния спектър на грешка, където измерената амплитуда на инжектиране е:  Инжектирайте размножаване Грешка Грешка дисперсии = амплитуда на спиралата в изходната спектроскопия, причинена от инжекционната пулсация Инжекционен пулс = съединител за амплитуда на синусоида и измерена при входния щифт  Фигура 4. Грешка Spurs в аналоговото устройство за обработка на сигнала Изходният спектър, причинен от Power Ripple. Фигура 5 е блокова диаграма, показваща типична PSRR настройка. Вземане на AD921310 GSPS Висока скорост ADC като пример, има източник на съединителя 1 MHz, 13.3 mV пикове на 1,0 V аналогова мощност. Съответните 1 MHz дигитализирани шпори бяха намерени на ADC-108 DBFS FFT спектъра. 1 MHz дигитализирано псевдо е -81 dBFs, съответното пикова напрежение е 124.8 μV и симулационният вход на високата стойност 1.4 V е напълно редабилен. 1 MHz на AC PSRR се изчислява при използване на уравнение 4, за да се получи 1 MHz AC PSRR до 40.5 dB. Фигура 6 показва AD9213 1.0 V AVDD Rail обмен на PSRR.  Фигура 5. PSRR / PSMRтестНастройте опростена блокова диаграма.  Фигура 6.1.0 V AVDD Rail AD9213 Висока скорост ADC PSRR. Коефициент на модулация на захранването (PSMR) Въздействието на PSMR на аналогови устройства за обработка на сигнала е различно от PSRR. PSMR се използваRF.Когато носителят сигнал е модулиран, устройството е чувствително към шума за захранване. Този ефект може да се разглежда като модулиран, заобиколен от носещата честота, приложена към устройството, показваща страничната лента. Модулация на захранването чрез използване на линеен инжектор / съединителВеригаСигналът за входен пулс е комбиниран с чисто DC напрежение. Power Ripple се инжектира в захранващия щифт от генератора на сигнала като синусоидален сигнал. Синусната вълна, модулирана към RF носител, генерира лента за странична лента, нейната компенсирана честота е равна на честотата на синусоидалната вълна. Нивото на въздействие се влияе от амплитудата на синусовата вълна и чувствителността на устройството. Опростената PSMR настройка за тестване е същата като PSRR, както е показано на фигура 5, но изходът главно показва честотата на носителя и ръчната лента, както е показано на фиг. PSMR се дефинира като съотношение на амплитудата на инжектирането на захранването и носителя около амплитудата на снаждане, където:  Инжектирайте размножаване Модулация Модулация фалшиво = магнитура без презрамки на носещия ръб на носителя, причинен от инжекционната пулса Инжекционен пулс = съединител за амплитуда на синусоида и измерена при входния щифт  Фигура 7. Странична лента за модулация Spur в носещите сигнали, причинени от мощни вълни. Ако приемем, че високоскоростният DAC AD917512.6 GSP работи при 100 MHz носител и има 10 MHz мощност пулса на 3,05 mV пикове в релсата 1.0 V AVDD. Съответстващата модулация на пика 24,6 μv до пика, отместването честотата е равна на около 10 MHz, която е равна на около 10 MHz. 10 MHz PSMR се изчислява с помощта на уравнение 5, за да се получи 41.9 dB. Фигура 8 показва канала DAC0 AD9175 1.0V AVDD Rail PSMR при различни честоти на носителя.  Фигура 8.1.0 V AVDD Rail (канал DAC0) AD9175 високоскоростен DAC PSMR. Определя максимално допустимата пулсация PSMR може да се комбинира с референтния праг на устройството за приемане на захранването, за да се определи максимално допустимото пулсант на напрежение на всеки захранващ домен на устройството за обработка на аналогово сигнала. Самият референтен праг може да бъде една от няколкото стойности, представляващи толерантността на устройството, без значително засягане на нейната динамична производителност (причинена от пулсация на енергия). Това ниво без презрамки може да бъде процент без отклонен динамичен обхват (SFDR), най-нисък значителен бит (LSB) или изходен спектър. Уравнение 6 показва, че максималният допустим входен пулс (VR_MAX) е функционална връзка с PSMR и съответните устройства, където:  Праг Vr_max = максимално допустимото напрежение на всеки от захранващите релси, преди изходният спектър да се генерира в шума на изходния спектър Psmr = чувствителност на шума (dB) на целевата мощна релса (dB) Праг = предварително дефиниран референтен праг (изходен спектър е шум в тази статия) Например, изходният спектър на ad9175 е около 1 μv пикова стойност. PSMR от 1800 MHz носители са около 20,9 dB под 10 MHz пулсация. Използването на уравнение 6, максималният допустим пулсации на динамичната му ефективност е 11.1 μv пикова стойност в щифтовете на устройството. Фигура 9 показва комбинация от максимално допустимата пулсация на AD9175 1.0 V AVDD релса към LT8650S BUND SILENT SLOWS® регулатор (лента и не-изходен LC филтър). Регулаторният спектър на спектъра съдържа фалшиво разпръскване в честотата на превключване на базовата вълна и нейните хармоници. LT8650S, задвижвани директно за AD9175, генерира основна честота, която надвишава максимално допустимия праг, което води до модулиран ръбен каишка Spurray в изходния спектър, както е показано на фиг. Просто добавяне на LC филтър до максимално допустимата пулсация, както е показано на фигура 11.  Фигура 9. Връзката между изхода на електрозахранване и максимално допустимото напрежение на върха на релсата 1.0 V AVDD.  Фигура 10. AD9175 DAC0 Изходен спектър при честоти на носителя от 1800 MHz (директно изход към релсата AVDD, използвайки LT8650S DC-DC безшумен преобразувател).  Фигура 11. AD9175 DAC0 Изходен спектър при 1800 MHz носещи честоти (използвайки LT8650s с LC филтърна мощност). в заключение Отлично динамично изпълнение на високоскоростните устройства за обработка на симулация се отслабва лесно от шума за захранване.За да се избегне намаляването на системното изпълнение, е необходимо напълно да се разбере чувствителността на сигналната връзка към шума за захранване.Това може да се определи чрез настройка на максимално допустимата пулсация, максимално допустимата пулсация е от решаващо значение за дизайна на разпределителната мрежа (PDN).След като знаете максималния допустим праг на пулсации, можете да използвате различни начини за проектиране на оптимизиране на силата.Ако максималната допустима пулсация има добър марж, PDN не намалява динамичното изпълнение на високоскоростното устройство за обработка на аналогово сигнали. |