Uutiset
Opeta, jos virtalähteen melutaso on riittävä?
- kirjailija:ROGER
- Vapauta:2021-06-21
| 5 g teollisista sovelluksista, keräämällä, toimituksella javarastointiYhä useammat tiedot laajentavat myös simulointiaSignaaliprosessoriKappaleiden suorituskyky raja, jotkut jopa kukin sekunti. Koska innovoinnin vauhti ei ole koskaan hidastunut, seuraava sukupolvisähköinenRatkaisu tekee ratkaisun kutistua edelleen,virtalähdeTehokkuus paranee edelleen ja tekee suuremman vaatimuksen melutasolle. Sitä voidaan pitää minimoivan tai eristää energiaverkkotunnukset (simulointi, numerot, sarjanumerot ja digitaalinen tulonlähde (I / O)) Erinomainen dynaaminen suorituskyky syntynyt melu, mutta harjoittaa absoluuttinen vähimmäiskohina voi vähentää tutkimuksen tuloja. Miten suunnittelija tietää, onko virtalähteen melutaso riittävä? Ensinnäkin määrittävät laitteen herkkyyden, mikä mahdollistaa tehospektrin ulostulon vastaamaan teho-domeenia. Tieto on teho: Tallenna liiallinen muotoilu säästääAjoitusSuunnitteluun on suuri apu. Tässä artikkelissa esitetään signaalinkäsittelyketjun signaalin virtalähteen melun herkkyys ja kuinka laskea suurin sallittu virtalähde. Keskustella myösmittausAseta. Lopuksi keskustelemme joistakin strategioista, jotka täyttävät voimalähtöjen herkkyyden ja todellisen virtalähteen melun kysyntää. Tämän sarjan myöhempi artikkeli käsittelee ADC: n, DAC: n jaRF-lähetin-vastaanotinJakeluverkko (PDN). Ymmärrä ja kvantifioida signaalin käsittely Kuorman herkkyyden torjumiseksi Ensimmäinen askel tehon optimoinnissa on tutkia analogisten signaalinkäsittelylaitteiden todellinen herkkyys virtalähteen kohinaan. Näihin kuuluvat virransyöttömelun vaikutus kriittisiin dynaamisiin suorituskykyyn eritelmiin sekä virtalähteen kohinan - eli tehonmodulaatiosuhteen (PSRR) ja tehonsäätöaste (PSRR). PSMR ja PSRR osoittavat, onko olemassa hyvä tehon vaimennusominaisuus, mutta se ei riitä määrittämään, kuinka alhainen olisi määritettävä. Tässä artikkelissa kuvataan, miten Ripple-kaistan kynnys tai suurin sallittu virtalähde kohinaa käyttäen PSMR: tä ja PSRR: tä. Optimoitu virtalähdejärjestelmän muotoilu on mahdollista vain määrittää kynnys, joka vastaa tehospektri-lähtöä. Jos varmistetaan, että virransyöttömelu on pienempi kuin sen suurin erittely, optimoitu virtalähde ei vähennä kunkin analogisen signaalinkäsittelylaitteen dynaamista suorituskykyä. Virransyöttömelun vaikutus analogisiin signaalinkäsittelylaitteisiin On ymmärrettävä, että virtalähteen melun vaikutus analogisten signaalinkäsittelylaitteisiin on ymmärrettävä. Nämä vaikutukset voidaan määrittää kolmella mittausparametrilla:
Tehon kohinan vaikutuksen ymmärtäminen näihin parametreihin on ensimmäinen askel tehon kohinan eritelmien optimoimiseksi. NO SPRAY DYNAMIC RANGE (SFDR) VirtalähdeKytkentäAnalogisen signaalinkäsittelyjärjestelmän kantaja-signaalissa. Virransyöttömelun vaikutus riippuu kantaja-signaalien voimakkuudesta suhteessa taajuusalueeseen. Yksi mittausmenetelmä on SFDR, joka edustaa pienintä signaalia, joka voidaan erottaa suuresta häiriösignaalista - erityisesti kantajasignaalin amplitudin ja maksimaalisen väärän signaalin amplitudin suhde riippumatta siitä, mikä asema on spektrillä, se on saatu. Muoto kaava:  Kantaja-signaali Väärä signaali SFDR = No Stray Dynamic Range (DB) Kantaja-signaali = keskimääräinen neliöjuuritarvo (huippu tai koko asteikko) operaattorin amplitudista Spengement-signaali = keskimääräinen neliöjuuri arvo korkeimmalla Spur Amplitudissa spektri  Kuva 1. AD9208-nopeuden ADC: n SFDR käyttäen (a) puhdas virtalähde ja (b) kohinan virtalähde. SFDR voidaan määrittää suhteessa koko mittakaavaan (DBFS) tai kantoaaltosignaaliin (DBC). Virta-aaltoilu on kytketty kantaja-signaaleihin häiriöiden vääriä signaaleja, mikä vähentää SFDR: tä. Kuvio 1 vertailee AD9208-nopeuden ADC: n SFDR-suorituskykyä molemmissa virtalähteen että kohinan virtalähteen tapauksessa. Tässä tapauksessa, kun 1 MHz: n virtalähde on nopea tapaus ADC: n modulaationaFourierMuunnos (FFT) Spectrum Provittimen kantajataajuusLähistöllä Power Melu vähentää SFDR - noin 10 dB. Signaalin suhde (SNR) SFDR riippuu spektrin korkeimmasta kannesta, kun taas SNR riippuu spektrin kokonaismuuista. SNR rajoittaa kykyä tunnistaa alhaiset amplitudignaalit analogisen signaalinkäsittelyjärjestelmän avulla ja teoriallisesti vaikuttaa järjestelmän muuntimen resoluutioon. SNR määritellään kantoaaltosignaalin summan summaksi ja kaikkiin kohinan spektrikomponentteihin (lukuun ottamatta viiden parasta harmoniaa ja DC), jossa:  Kantaja-signaali Väärä signaali SNR = signaali kohinasuhteeseen (DB) Kantaja-signaali = keskimääräinen neliöjuuri (huippu tai täysimittainen) kantaja-signaaleja Spectrum Melu = kaikki melun spektrikomponentit kuin viisi parasta harmoniaa ja Melun virtalähde pienentää SNR: tä lisäämällä melun spektrien komponentteja kantoaaltosignaalissa lähtöspektrille. Kuten kuviossa 2 on esitetty, kun FFT-lähtöspektrissä muodostuu spektri-kohinan komponentti, AD9208: n suurnopeuden ADC: n SNR pienenee 56,8 dBF: stä 51,7 dBF: iin. Vaihelaite (PN) Vaiheen melu on parametreja, jotka mittaa signaalin taajuus stabiilisuutta. Ihanteellisesti,OskillaattoriTiettyjen vakaiden taajuuksien sarja on muodostettava tietyn ajan kuluessa. Mutta reaalimaailmassa on aina pieniä häiriövahvistus- ja vaihevaihteluita signaalissa. Nämä vaihtelut tai jitteri jaetaan signaalin molemmille puolille spektrissä. Vaiheen melu voidaan määritellä useilla eri tavoilla. Tässä artikkelissa vaihekohina määritellään yksipuoliseksi nauhan (SSB) vaihekohina, joka on yleisesti määritelty määritelmä, joka käyttää kantoaaltosignaalin virran tiheyttä ja kantoaaltosignaalin kokonaistehoa, jossa:  Hihnan tehon tiheys Operaattorin teho SSB PN = Single Sideband-vaihekohin (DBC / Hz) Sideband Tehon tiheys = Meluteho (W / Hz) / 1 Hz: n kaistanleveys kantaja-signaalin siirtymätaajuudella Carrier Power = Koko Carrier Power (W)  Kuva 2. AD9208-nopeuden ADC: n SNR käyttäen (a) pesu tehoa ja (b) kohinan virtalähde.  Kuva 3. (a) Kaksi eri virtalähdettä, joilla on merkittäviä eroja lähtömelussa. (b) Kun näillä kahdella virtalähteellä on virtalähde, ADRV9009: n tuottama vaiheen kohinan suorituskyky on. Analogisten signaalinkäsittelylaitteiden osaltakelloVirransyöttöjännitteen jännitekohina on kytketty laitteen kelloon tuottaa vaihekohinaa, mikä puolestaan vaikuttaa sisäisen tärinän taajuusvakauteen (LO). Tämä laajentaa LO-taajuuden valikoimaa taajuuteen, mikä lisää tehostiheyttä kantajan vastaavan offsetiheystaajuudella, mikä lisää vaihekohinaa. Kuvio 3 vertailee ADRV9009-lähetinvastaanottimen vaiheen kohinan suorituskykyä, kun virtalähde on kaksi eri virtalähdettä. KUVA. Kuvio 3A esittää kahden virtalähteen ja kuv. Kuvio 3B esittää tuloksena olevan vaiheen kohinan. Molemmat virtalähteet perustuvat LTM8063 μmodule®-laajennukseen (SSFM)Stabilointiaine. SSFM: n etu on seKantataajuusJaetaan tiettyyn alueeseen, parantaa muuntimen perusaaltoavaihtaaHarmonisten taajuus ja melutaso. Kuviosta 3a voidaan nähdä - Huomaa, että on suhteellisen laaja melupiikki 1 MHz ja sen harmoniset. Tältä osin on tarpeen käydä kauppaa, SSFM-kolmiomodulaatiotaajuus tuottaa melua alle 100 kHz - kiinnitä huomiota huippuun 2 kHz: sta. Vaihtoehtoinen virtalähde Lisää matala kulkusuodattaaVoit tukahduttaa melua 1 MHz: n yläpuolella, lisää ADP1764 matalapaineero (LDO) takaisin säädin kokoPohjaÄäni, erityisesti alle 10 kHz (lähinnä SSFM: n tuottama melu). Lisäsuodattimen ansiosta yleinen virtalähde paranee, mikä lisää vaiheen kohinan suorituskykyä alle 10 kHz: n offset-taajuuden, kuten kuviossa 3b on esitetty. Analogisten signaalinkäsittelylaitteiden teho-herkkyys Virta-aaltoilun kuormituksen herkkyys voidaan kvantitoida kahdella parametrilla:
Tehon suppressiosuhde (PSRR) PSRR edustaa laitteen kykyä vaimentaa teho-tapin kohinaa tietyssä taajuusalueella. Tyypillisesti on kaksi tyyppistä PSRR: staattinen (DC) PSRR ja dynaaminen (AC) PSRR. DC PSRR: ää käytetään mittaamaan DC-virtalähdejännitteen muutoksen aiheuttamaa lähtösiirtymävaiheen muutoksen. Tämä ei ole melkein huomiota, koska sähköjärjestelmän tulisi tarjota DC-jännitteen stabiili säätö kuormitukseen. Toisaalta AC PSRR edustaa laitteen kykyä tukahduttaa AC-signaalit DC-virtalähteeseen tietyssä taajuusalueella. AC-PSRR määritetään injektoimalla siniaaltosignaali laitteen tehotappeissa ja tarkkailla virheen pseudo dispergoituna datamuuntimen / lähetinvastaanottimen lähtökohtana injektiotaajuudella (kuvio 4). AC PSRR Määrittää vastaavan virhestrakion amplitudi- ja lähtöspektrin suhde, jossa mitattu injektiosignaalin amplitudi on:  Injektoida Virhe kannustaa Virhe dispersiot = spirus amplitudi lähtöspektroskopiassa, joka aiheutuu injektoimalla aaltoilu Injektointi Ripple = Sine Aalto Amplitudi-kytkentä ja mitataan syöttöteholla  Kuva 4. Virhe Spurs analogisen signaalinkäsittelylaitteen lähtöspektriin, joka johtuu tehon ripple. Kuvio 5 on lohkokaavio, joka esittää tyypillisen PSRR-asetuksen. AD921310 GSPS High Speed ADC esimerkkinä on lähde, joka on kytketty 1 MHz, 13,3 MV: n piikkejä 1,0 V: n analogisen virtalähteeseen. Vastaava 1 MHz digitoitu kannus löytyi ADC-108 DBFS FFT-spektristä. 1 MHz Digitoitu pseudo on -81 DBFS, vastaava huippujännite on 124,8 μv ja 1,4 V: n huippuarvon simulointitulo on täysin luokiteltu. 1 MHz AC PSRR laskettiin yhtälöllä 4, jolloin saatiin 1 MHz AC PSRR - 40,5 dB. Kuvio 6 esittää AD9213 1.0 V: n AVDD-ratkan vaihtoa PSRR.  Kuva 5. PSRR / PSMRtestataMääritä yksinkertaistettu lohkokaavio.  Kuva 6.1.0 V AVDD Rail AD9213 High Speed ADC AC PSRR. Tehon modulaatiosuhde (PSMR) PSMR: n vaikutus analogisten signaalinkäsittelylaitteisiin eroaa PSRR: stä. PSMR: tä käytetäänRfKun kantaja-signaali moduloidaan, laite on herkkä virtalähteen kohinaa varten. Tätä vaikutusta voidaan pitää moduloiduna, ympäröivänä laitteen kantoaaltotaajuuden ympäröimänä, joka osoittaa kantoainetta. Virran modulaatio käyttämällä linja-injektoria / kytkintäPiiriInput Ripple -signaali yhdistetään puhtaalla DC-jännitteellä. Virta-aaltoilu ruiskutetaan signaalin generaattorista siniaaltosignaalina. RF-kantolaitteeseen moduloitu siniaalto tuottaa sivukaistahihnan, sen offset-taajuus on yhtä suuri kuin sinimuotoinen aaltotaajuus. Vaikutustaso vaikuttaa siniaallon amplitudi ja laitteen herkkyys. Yksinkertaistettu PSMR-testiasetus on sama kuin PSRR, kuten kuviossa 5 on esitetty, mutta ulostulo näyttää pääasiassa kantoaaltotaajuuden ja sen reunauhan, kuten kuviossa 1 esitetään. PSMR määritellään sähkön injektionaalisen amplitudin ja liitosompitudin ympäröivän kantajan suhde, jossa:  Injektoida Modulaatio Modulaatio Särkynyt = kantoaaltojen taajuusreunan olkaimeton suuruus, joka johtuu injektiona Injektointi Ripple = Sine Aalto Amplitudi-kytkentä ja mitataan syöttöteholla  Kuva 7. Modulaation sivukaista, joka kannustuu tehonlihan aiheuttamiin kantaja-signaaleihin. Olettaen, että AD917512.6 GSPS-nopeus DAC toimii 100 MHz: n kantaja-alueella, ja on 10 MHz: n virtalähde 3,05 MV piikkiä 1,0 V AVDD -kiikussa. Vastaava 24,6 μV huippu-to-huippu-modulaatiotrakti, offset-taajuus on yhtä suuri kuin noin 10 MHz, mikä on noin 10 MHz. 10 MHz PSMR laskettiin yhtälöllä 5, jolloin saatiin 41,9 dB. Kuvio 8 esittää kanavan DAC0 AD9175 1.0V AVDD-kisko PSMR eri kantoaaltotaajuuksilla.  Kuva 8.1.0 V AVDD Rail (kanava DAC0) AD9175 High Speed DAC PSMR. Määritä suurin sallittu virtalähde PSMR voidaan yhdistää tehon vastaanottolaitteen viitekynnyksen kanssa analogisen signaalinkäsittelylaitteen jokaisen voimansignaalin suurimman sallitun jännitteen aaltouksen määrittämiseksi. Vertailukynnys voi olla yksi useista arvoista, jotka edustavat laitteen toleranssia ilman merkittävästi vaikutusta sen dynaamiseen suorituskykyyn (johtuu voiman aaltoilua). Tämä olkaimeton taso voi olla prosenttiosuus ilman harhaanjohtavaa dynaamista aluetta (SFDR), pienimmän merkittävän bittien (LSB) tai lähtöspektrin. Yhtälö 6 osoittaa, että suurin sallittu syöttölaite (VR_max) on toiminnallinen suhde PSMR: n ja vastaavien laitteiden kanssa, joissa:  Kynnys VR_MAX = suurin sallittu jännitteen aaltoilu kussakin tehokiskoissa ennen lähtöspektrin tuottamista lähtöspektrin kohinassa PSMR = kohderyhmän (DB) melun herkkyys (DB) Kynnysarvo = ennalta määritetty viitekynnys (lähtökohta on melua tässä artikkelissa) Esimerkiksi AD9175: n lähtökohta on noin 1 μV ruuhka-arvoa. 1800 MHz: n kantajan PSMR oli noin 20,9 dB alle 10 MHz: n aaltoilua. Yhtälö 6: n käyttäminen Dynaamisen suorituskyvyn suurin sallittu aaltoilu on 11,1 μV ruuhka-arvo laitteessa. Kuvio 9 esittää AD9175 1.0 V: n AVDD-kiskon suurimman sallitun aaltoilun yhdistelmää LT8650S Buck Silent Switcher® -säädin (bändi ja ei-lähtö LC-suodatin). Regulator-spektrin ulostulo sisältää väärän hajonta perusaaltokytkentätaajuuksessa ja sen harmonisissa. LT8650S: n suoraan AD9175: een tuottavat perustaajuuden, joka ylittää suurimman sallitun kynnysarvon, mikä johtaa moduloidun reunahihnan spray-lähtöspektriin, kuten kuviossa 1 on esitetty. Yksinkertaisesti lisäämällä LC-suodatin suurin sallittu aaltoilu, kuten kuviossa 11 on esitetty.  Kuva 9. Tehon spektrin ulostulon ja suurimman sallitun jännitteen aaltoilun välinen suhde 1,0 V: n AVDD-kiskolla.  Kuva 10. AD9175 DAC0-lähtökohta 1800 MHz: n kantoaaltotaajuuksilla (suoraan LT8650S DC-DC Silent Switcher Converter).  Kuva 11. AD9175 DAC0-lähtökohta 1800 MHz: n kantoaaltotaajuudella (käyttäen LT8650S LC-suodattimen tehoa). tiivistettynä Suuri nopea simulaatiosignaalinkäsittelylaitteiden erinomainen dynaaminen suorituskyky heikkenee helposti virtalähteen melu.Järjestelmän suorituskyvyn vähenemisen välttämiseksi on välttämätöntä ymmärtää täysin signaalilinkin herkkyys virtalähteen kohinaan.Tämä voidaan määrittää asettamalla suurin sallittu aaltoilu, suurin sallittu aaltoilu on kriittinen jakeluverkkoon (PDN).Kun tiedät suurimman sallitun Ripple-kynnysarvon, voit käyttää erilaisia tapoja suunnitella optimoida teho.Jos suurin sallittu aaltoilu on hyvä marginaali, PDN ei vähennä nopeuden analogisen signaalinkäsittelylaitteen dynaamista suorituskykyä. |