Balita
Turuan ka kung ang pagganap ng ingay ng suplay ng kuryente ay sapat?
- May-akda:ROGER.
- Bitawan:2021-06-21
| Mula sa 5G hanggang sa mga pang-industriya na application, na may pagkolekta, paghahatid atimbakanMas marami pang data ang nagpapalawak din ng simulationSignal processor.Ang limitasyon ng pagganap ng mga piraso, ang ilan ay nag-gigapitate sa bawat segundo. Dahil ang bilis ng pagbabago ay hindi kailanman pinabagal, ang susunod na henerasyonelectronic.Ang solusyon ay gagawing solusyon sa karagdagang pag-urong,Power supply.Ang kahusayan ay patuloy na nagpapabuti at gumagawa ng mas mataas na pangangailangan para sa pagganap ng ingay. Maaaring isaalang-alang na i-minimize o ihiwalay ang mga domain ng enerhiya (simulation, numero, serial numbers, at digital input output (I / O.)) Ang ingay na nabuo upang makamit ang mahusay na dynamic na pagganap, ngunit ituloy ang ganap na minimum na ingay ay maaaring mabawasan ang kita ng pananaliksik. Paano nalalaman ng taga-disenyo kung sapat ang pagganap ng ingay ng suplay ng kuryente? Una, tinantya ang sensitivity ng device, na nagpapagana ng output ng lakas spectrum upang tumugma sa domain ng kapangyarihan. Kaalaman ay kapangyarihan: I-save ang labis na disenyo upang i-saveTimingMay malaking tulong sa disenyo. Binabalangkas ng artikulong ito kung paano i-quantify ang sensitivity ng power supply ng sensitivity ng signal sa chain sa pagpoproseso ng signal at kung paano kalkulahin ang maximum na katanggap-tanggap na supply ng kuryente. Talakayin dinPagsukatItakda. Sa wakas, tatalakayin namin ang ilang mga estratehiya na nakakatugon sa pangangailangan ng sensitivity ng domain ng kapangyarihan at tunay na kapangyarihan ng suplay ng kuryente. Ang kasunod na artikulo ng serye na ito ay tatalakayin kung paano i-optimize ang ADC, DAC atRF Transceiver.Pamamahagi ng network (PDN). Unawain at quantify signal processing load sensitivity sa kapangyarihan ingay Ang unang hakbang sa pag-optimize ng kapangyarihan ay upang pag-aralan ang tunay na sensitivity ng analog signal processing device sa kapangyarihan supply ingay. Kabilang dito ang epekto ng ingay ng supply ng kuryente sa mga kritikal na dynamic na pagtutukoy ng pagganap, pati na rin ang paglalarawan ng ingay ng suplay ng kuryente - ibig sabihin, power modulation ratio (PSMR) at Power Suppression ratio (PSRR). Ipinapahiwatig ng PSMR at PSRR kung mayroong isang mahusay na katangian ng pagpigil ng kapangyarihan, ngunit hindi sapat upang matukoy kung gaano kababa ang dapat matukoy. Inilalarawan ng artikulong ito kung paano matukoy ang threshold ng ripple band o ang maximum na pinapahintulutang ingay ng suplay ng kuryente gamit ang PSMR at PSRR. Ang na-optimize na disenyo ng sistema ng supply ng kapangyarihan ay posible lamang upang matukoy ang threshold na tumutugma sa power spectrum output. Kung natiyak na ang ingay ng suplay ng kuryente ay mas mababa kaysa sa pinakamataas na detalye nito, hindi binabawasan ng na-optimize na supply ng kuryente ang dynamic na pagganap ng bawat analog signal processing device. Epekto ng power supply ingay sa analog signal processing device Dapat itong maunawaan na ang epekto ng power supply ng ingay sa analog signal processing device ay dapat na maunawaan. Ang mga epekto na ito ay maaaring quantified ng tatlong parameter ng pagsukat:
Ang pag-unawa sa epekto ng ingay ng kapangyarihan sa mga parameter na ito ay ang unang hakbang sa pag-optimize ng mga pagtutukoy ng ingay ng kuryente. Walang Stray Dynamic Range (SFDR) Power supply ingay.PagkabitSa signal ng carrier ng anumang analog signal processing system. Ang epekto ng ingay ng suplay ng kuryente ay nakasalalay sa intensity nito ng mga signal ng carrier na may kaugnayan sa dalas ng domain. Ang isang pamamaraan ng pagsukat ay SFDR, na kumakatawan sa pinakamaliit na signal na maaaring makilala mula sa malaking signal ng pagkagambala - partikular, ang ratio ng amplitude ng signal ng carrier at ang pinakamataas na hindi totoo signal amplitude, kahit na ang posisyon ay nasa spectrum, mayroon itong nakuha. Form Formula:  Signal ng carrier Hindi totoo signal. Sfdr = no stray dynamic range (db) Signal ng carrier = ibig sabihin square root value (peak o full scale) ng carrier signal amplitude Ang signal ng espiritu = ibig sabihin ng parisukat na halaga ng ugat ng pinakamataas na amplitude sa spectrum  Figure 1. SFDR ng AD9208 high-speed ADC gamit ang (a) isang malinis na supply ng kuryente at (b) power supply ng ingay. Ang SFDR ay maaaring tinukoy na kamag-anak sa full scale (DBFS) o signal ng carrier (DBC). Ang Power Ripple ay isinama sa mga signal ng carrier upang makabuo ng panghihimasok sa mga signal ng panghihimasok, na binabawasan ang SFDR. Inihambing ng Figure 1 ang pagganap ng SFDR ng AD9208 high-speed ADC sa parehong mga kaso ng power supply at ingay power supply. Sa kasong ito, kapag 1 MHz power ripple ay isang mabilis na pangyayari ng ADC bilang isang modulasyon mag-udyokFourier.Transform (FFT) spectrum output carrier.dalasSa paligid, ang ingay ng kuryente ay magbabawas ng SFDR sa mga 10 db. Signal ratio (SNR) Ang SFDR ay depende sa pinakamataas na mag-udyok sa spectrum, habang ang SNR ay depende sa kabuuang ingay sa loob ng spectrum. Nililimitahan ng SNR ang kakayahang makilala ang mababang amplitude signal sa pamamagitan ng analog signal processing system, at theoretically apektado ng converter resolution sa system. Ang SNR ay tinukoy bilang kabuuan ng kabuuan ng antas ng signal ng carrier at lahat ng mga sangkap ng spectrum ng ingay (maliban sa nangungunang limang harmonika at DC), kung saan:  Signal ng carrier Hindi totoo signal. Snr = signal sa ingay ratio (db) Carrier signal = ibig sabihin square root value (peak o full scale) ng carrier signals Spectrum noise = lahat ng mga sangkap ng spectrum ng ingay maliban sa nangungunang limang harmonika at Ang supply ng kapangyarihan ng ingay ay binabawasan ang SNR sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga sangkap ng spectral ng ingay sa signal ng carrier sa spectrum ng output. Tulad ng ipinakita sa Fig. 2, kapag ang isang spectrum ingay bahagi ay nabuo sa FFT output spectrum sa FFT output spectrum, ang SNR ng AD9208 high-speed ADC ay nabawasan mula sa 56.8 dbfs sa 51.7 dbfs. Phase Noise (PN) Ang phase ingay ay mga parameter na sumusukat ng katatagan ng dalas ng signal. Sa isip,OsileytorAng isang hanay ng mga tiyak na matatag na mga frequency ay dapat mabuo sa loob ng isang tiyak na tagal ng panahon. Ngunit sa tunay na mundo, palaging may ilang maliliit na amplitude at pagbabago ng bahagi sa signal. Ang mga pagbabagu-bago o jitter na ito ay ipinamamahagi sa magkabilang panig ng signal sa spectrum. Ang ingay ng phase ay maaaring tinukoy sa iba't ibang paraan. Sa artikulong ito, ang phase noise ay tinukoy bilang isang single-sided tape (SSB) phase noise, na isang karaniwang tinukoy na kahulugan na gumagamit ng kapangyarihan density ng carrier signal offset dalas at ang kabuuang kapangyarihan ng signal carrier, kung saan:  Belt power density. Carrier Power. Ssb pn = single sideband phase noise (dbc / hz) Sideband power density = ingay kapangyarihan (w / hz) per 1 hz bandwidth sa ilalim ng carrier signal offset dalas Carrier Power = Kabuuang Carrier Power (W)  Figure 2. SNR ng AD9208 high-speed ADC gamit ang (a) washing power at (b) power supply ng ingay.  Figure 3. (a) Dalawang iba't ibang mga supply ng kuryente na may makabuluhang pagkakaiba sa output ingay. (b) Kapag ang kapangyarihan ay pinapatakbo ng dalawang supply ng kuryente, ang pagganap ng ingay ng ingay na ginawa ng ADRV9009 ay. Para sa mga aparatong pagpoproseso ng analog signal, pumasaorasanAng boltahe ingay ng boltahe ng supply ng kuryente ay isinama sa orasan ng aparato ay bumubuo ng phase noise, na nakakaapekto sa dalas ng katatagan ng panloob na panginginig ng boses (lo). Pinapalawak nito ang hanay ng mga dalas ng LO sa spectrum, ang pagtaas ng density ng kapangyarihan sa offset frequency na tumutugma sa carrier, sa gayon ang pagtaas ng phase noise. Ang Figure 3 ay nagkukumpara sa pagganap ng phase ingay ng transformer ng ADRV9009 kapag ang kapangyarihan ay pinapatakbo ng dalawang magkakaibang supply ng kuryente. Ang Fig. 3A ay nagpapakita ng ingay na spectrum ng dalawang suplay ng kuryente, at ang 3B ay nagpapakita ng nagresultang ingay ng yugto. Ang parehong mga supply ng kuryente ay batay sa LTM8063 μModule® na may extension (SSFM)Stabilizer.. Ang bentahe ng SSFM ay iyonBasebandIpinamamahagi sa loob ng isang tiyak na hanay, mapabuti ang pangunahing alon ng converterswitch.Dalas at pagganap ng ingay ng mga harmonika nito. Mula sa Figure 3A, makikita ito - tandaan na mayroong isang relatibong malawak na ingay rurok sa 1 MHz at ang harmonika nito. Ito ay kinakailangan upang i-trade ang pagsasaalang-alang, ang SSFM triangulation modulasyon dalas ay gumagawa ng ingay sa ibaba 100 khz - bigyang pansin ang peak start mula sa 2 kHz. Ang alternatibong supply ng kuryente ay nagdaragdag ng mababang pass.filter.Upang sugpuin ang ingay sa itaas ng 1 MHz, magdagdag ng isang ADP1764 mababang presyon pagkakaiba (LDO) pabalik regulator upang mabawasan ang buongIlalim na ingayTunog, lalo na ang ingay sa ibaba 10 khz (higit sa lahat ang ingay na nabuo ng SSFM). Dahil sa karagdagang pag-filter, ang pangkalahatang kapangyarihan supply ng ingay ay pinabuting, sa gayon pagpapahusay ng pagganap ng ingay ng ingay sa ibaba 10 khz offset dalas, tulad ng ipinapakita sa Figure 3B. Power noise sensitivity ng analog signal processing device. Ang sensitivity ng load sa power ripple ay maaaring quantified ng dalawang parameter:
Power Suppression Ratio (PSRR) Ang PSRR ay kumakatawan sa kakayahan ng aparato upang ma-attenuate ang power pin ingay sa loob ng isang tiyak na saklaw ng dalas. Kadalasan, mayroong dalawang uri ng PSRR: Static (DC) PSRR at Dynamic (AC) PSRR. Ginagamit ang DC PSRR upang masukat ang pagbabago ng output offset na sanhi ng pagbabago sa boltahe ng supply ng kapangyarihan ng DC. Ito ay halos walang pansin, dahil ang sistema ng kapangyarihan ay dapat magbigay ng isang matatag na pagsasaayos ng DC boltahe sa load. Sa kabilang banda, ang AC PSRR ay kumakatawan sa kakayahan ng aparato upang sugpuin ang mga signal ng AC sa pinagmulan ng kapangyarihan ng DC sa loob ng isang tiyak na saklaw ng dalas. Ang AC PSRR ay tinutukoy sa pamamagitan ng pag-inject ng isang sine wave signal sa Power Pins ng aparato, at obserbahan ang error Pseudo dispersible sa data converter / transceiver output spectrum sa iniksyon dalas (Larawan 4). Tinutukoy ng AC PSRR ang ratio ng kaukulang error na ligaw na amplitude at output spectrum, kung saan ang sinusukat injection signal amplitude ay:  Mag-iniksyon ng ripple. Error sa pag-udyok Error dispersions = Spirus amplitude sa output spectroscopy na sanhi ng injecting ripple Iniksyon ripple = sine wave amplitude coupling at sinusukat sa input power pin  Figure 4. Error Spurs sa analog signal processing device output spectrum na dulot ng Power Ripple. Figure 5 ay isang block diagram na nagpapakita ng isang tipikal na setting ng PSRR. Ang pagkuha ng AD921310 GSPS High Speed ADC bilang isang halimbawa, mayroong isang pinagmulan na kaisa ng 1 MHz, 13.3 mv peak sa 1.0 V analog power rail. Ang kaukulang 1 MHz digitized spur ay natagpuan sa ADC-108 DBFS FFT spectrum. 1 mhz digitized pseudo ay -81 dbfs, ang kaukulang rurok boltahe ay 124.8 μv, at ang kunwa input ng 1.4 v peak halaga ay ganap na gradable. 1 MHz ng AC PSRR ay kinakalkula gamit ang equation 4 upang bigyan ang 1 MHz AC PSRR sa 40.5 db. Ang Figure 6 ay nagpapakita ng AD9213 1.0 V AVDD Rail Exchange PSRR.  Figure 5. PSRR / PSMR.pagsusulitI-set up ang pinasimple na diagram ng block.  Figure 6.1.0 V AVDD Rail AD9213 High Speed ADC AC PSRR. Power Modulation Ratio (PSMR) Ang epekto ng PSMR sa analog signal processing device ay iba sa PSRR. Ginagamit ang PSMR.Rf.Kapag ang signal ng carrier ay modulated, ang aparato ay sensitibo sa kapangyarihan supply ingay. Ang epekto na ito ay maaaring isaalang-alang bilang isang modulated stranded na nakapalibot sa dalas ng carrier na inilalapat sa device, na nagpapakita ng carrier sideband. Power modulasyon sa pamamagitan ng paggamit ng linya ng injector / pagkabitCircuit.Ang input ripple signal ay pinagsama sa isang malinis na boltahe ng DC. Ang Power Ripple ay injected sa Power PIN mula sa signal generator bilang isang sine wave signal. Ang sine wave na modulated sa RF carrier ay bumubuo ng sideband strap, ang offset frequency nito ay katumbas ng dalas ng sinusoidal wave. Ang antas ng epekto ay apektado ng amplitude ng sine wave at ang sensitivity ng device. Ang Simplified PSMR test setting ay kapareho ng PSRR, tulad ng ipinapakita sa Figure 5, ngunit ang output ay higit sa lahat ay nagpapakita ng dalas ng carrier at ang gilid ng strip nito, tulad ng ipinapakita sa Fig. Ang PSMR ay tinukoy bilang ratio ng power injection ripple amplitude at ang carrier na nakapalibot sa splice amplitude, kung saan:  Mag-iniksyon ng ripple. Modulation spur. Modulasyon hindi totoo = strapless magnitude ng dalas ng dalas ng carrier na dulot ng iniksyon ripple Iniksyon ripple = sine wave amplitude coupling at sinusukat sa input power pin  Figure 7. Modulation sideband mag-udyok sa mga signal ng carrier na dulot ng mga ripples ng kapangyarihan. Ipagpalagay na ang AD917512.6 GSPs high-speed DAC ay gumagana sa 100 MHz carrier, at mayroong 10 MHz power ripple ng 3.05 mV peak sa 1.0 V AVDD rail. Ang kaukulang 24.6 μV peak-to-peak modulation stray, ang offset frequency ay katumbas ng tungkol sa 10 MHz, na katumbas ng tungkol sa 10 MHz. 10 MHz PSMR ay kinakalkula gamit ang equation 5 upang makakuha ng 41.9 db. Ang Figure 8 ay nagpapakita ng channel DAC0 AD9175 1.0V AVDD Rail PSMR sa iba't ibang mga frequency ng carrier.  Figure 8.1.0 V AVDD Rail (Channel DAC0) AD9175 High Speed DAC PSMR. Matukoy ang maximum na pinapahintulutang power ripple. Ang PSMR ay maaaring isama sa reference threshold ng kapangyarihan pagtanggap ng aparato upang matukoy ang maximum na pinapahintulutang boltahe ripple ng bawat kapangyarihan domain ng analog signal processing device. Ang reference threshold mismo ay maaaring isa sa ilang mga halaga, na kumakatawan sa pagpapahintulot ng aparato nang walang makabuluhang nakakaapekto sa kanyang dynamic na pagganap (sanhi ng Power Ripple). Ang strapless level na ito ay maaaring isang porsyento ng walang stray dynamic range (SFDR), ang pinakamababang makabuluhang bit (LSB) o output spectrum. Ang equation 6 ay nagpapakita na ang maximum na pinapahintulutang input ripple (vr_max) ay functional na relasyon sa PSMR at ang kani-kanilang mga aparato, kung saan:  Threshold. Vr_max = maximum na pinapahintulutang boltahe ripple sa bawat isa sa mga riles ng kapangyarihan bago ang output spectrum ay nabuo sa ingay ng output spectrum PSMR = sensitivity ng ingay (db) ng target na power rail (db) Threshold = paunang natukoy na reference threshold (output spectrum ay ingay sa artikulong ito) Halimbawa, ang output spectrum ng AD9175 ay tungkol sa 1 μV peak value. Ang PSMR ng 1800 MHz carrier ay tungkol sa 20.9 dB sa ilalim ng 10 MHz ripple. Paggamit ng equation 6, ang maximum na pinapahintulutang ripple ng dynamic na pagganap nito ay 11.1 μV peak value sa power power power. Ang Figure 9 ay nagpapakita ng isang kumbinasyon ng pinakamataas na pinapayagang ripple ng AD9175 1.0 V AVDD Rail sa LT8650s Buck Silent Switcher® regulator (band at non-output LC filter). Ang output ng regulator spectrum ay naglalaman ng isang hindi totoo scatter sa base wave switching dalas at ang harmonika nito. Ang LT8650s ay pinalakas nang direkta para sa AD9175 ay bumubuo ng base frequency na lumampas sa pinakamataas na pinapayagang threshold, na nagreresulta sa isang modulated gilid strap spurray sa output spectrum, tulad ng ipinapakita sa Fig. Pagdaragdag lamang ng isang lc filter sa maximum na pinapayagang ripple, tulad ng ipinapakita sa Figure 11.  Figure 9. Ang relasyon sa pagitan ng kapangyarihan spectrum output at maximum na pinapahintulutang boltahe ripple sa 1.0 V AVDD tren.  Figure 10. AD9175 DAC0 output spectrum sa 1800 MHz carrier frequency (direktang output sa AVDD rail gamit ang LT8650S DC-DC Silent Switcher Converter).  Figure 11. AD9175 DAC0 output spectrum sa 1800 MHz carrier frequency (gamit ang LT8650s na may LC filter power). sa konklusyon Mahusay na dynamic na pagganap ng mga high-speed simulation signal processing device ay madaling weakened sa pamamagitan ng kapangyarihan supply ingay.Upang maiwasan ang pagbawas sa pagganap ng system, kinakailangan upang lubos na maunawaan ang sensitivity ng signal link sa ingay ng supply ng kuryente.Ito ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagtatakda ng maximum na pinapayagang ripple, ang maximum na pinahintulutang ripple ay kritikal sa disenyo ng pamamahagi ng network (PDN).Matapos malaman ang pinakamataas na pinapayagang threshold ng ripple, maaari mong gamitin ang iba't ibang mga paraan upang mag-disenyo ng pag-optimize ng kapangyarihan.Kung ang maximum na pinapahintulutang ripple ay may magandang margin, hindi binabawasan ng PDN ang dynamic na pagganap ng mataas na bilis ng analog signal processing device. |