Osciloskopo dažnio srities matavimo maitinimo šaltinio triukšmo matavimo problema
Maitinimo šaltinio triukšmo analizės procese klasikinis metodas yra naudoti osciloskopą, kad būtų galima stebėti maitinimo šaltinio triukšmo bangos formą ir išmatuoti jos amplitudę, kad būtų galima nustatyti maitinimo šaltinio triukšmo šaltinį. Tačiau palaipsniui mažėjant skaitmeninių įrenginių įtampai ir didėjant srovei, maitinimo bloko projektavimas tampa sunkesnis, todėl reikia naudoti efektyvesnius bandymo metodus, kad būtų galima įvertinti maitinimo šaltinio triukšmą. Šiame straipsnyje aprašomas dažnio srities metodo naudojimas maitinimo šaltinio triukšmui analizuoti. Kai gedimo nepavyksta nustatyti stebint laiko srities bangos formą, laiko ir dažnio konvertavimas atliekamas naudojant FFT (Fast Fourier Transform) metodą, o laiko srities maitinimo šaltinio triukšmo bangos forma konvertuojama į dažnio sritį analizei. Derinant grandinę, signalo charakteristikų peržiūra iš laiko srities ir dažnio srities perspektyvų gali efektyviai pagreitinti derinimo procesą.
Vienos plokštės derinimo metu buvo nustatyta, kad tinklo maitinimo triukšmas pasiekė 80 mv, o tai viršijo įrenginio reikalavimus. Norint užtikrinti, kad įrenginys veiktų stabiliai, reikia sumažinti maitinimo šaltinio triukšmą.
Prieš derindami šį gedimą, peržiūrėkite maitinimo šaltinio triukšmo slopinimo principus. Skirtingos dažnių juostos elektros paskirstymo tinkle naudoja skirtingus komponentus triukšmui slopinti. Atjungimo komponentai apima galios reguliavimo modulius (VRM), atjungimo kondensatorius, PCB maitinimo įžeminimo plokštumų poras, įrenginių paketus ir lustus. VRM apima maitinimo mikroschemą ir periferinę išvesties talpą, kuri veikia maždaug nuo nuolatinės srovės iki žemo dažnio (apie 100 K). Jo lygiavertis modelis yra dviejų komponentų modelis, susidedantis iš rezistoriaus ir induktyvumo. Geriausia naudoti atjungiamuosius kondensatorius su kelių dydžių kondensatoriais, kad būtų galima visiškai padengti vidutinio dažnio juostą (apie 10K–100M). Dėl laidų induktyvumo ir paketo induktyvumo, net jei sukrauta daug atjungiamųjų kondensatorių, bus sunku veikti aukštesniais dažniais. PCB maitinimo šaltinio įžeminimo plokštė sudaro plokštelinį kondensatorių, kuris taip pat turi atsiejimo efektą, maždaug dešimčių megabaitų. Lustų pakuotė ir lustai yra atsakingi už aukšto dažnio juostas (virš 100M). Dabartiniai aukščiausios klasės įrenginiai paprastai į paketą prideda atjungimo kondensatorius. Šiuo metu PCB atsiejimo diapazonas gali būti sumažintas iki dešimčių megabaitų ar net kelių megabaitų. Todėl, kai dabartinė apkrova išlieka nepakitusi, tereikia nustatyti, kurioje dažnių juostoje atsiranda įtampos triukšmas, ir tada optimizuoti šią dažnių juostą atitinkančius atsiejimo komponentus. Du atsiejimo elementai bendradarbiaus gretimose dažnių juostose, todėl analizuojant kritinius atsiejimo elementų taškus taip pat reikia atsižvelgti į gretimų dažnių juostų atsiejimo elementus.
Remiantis tradicine maitinimo šaltinio derinimo patirtimi, kai kurie atjungimo kondensatoriai pirmiausia buvo įtraukti į tinklą, siekiant padidinti maitinimo tinklo varžos ribą ir užtikrinti, kad maitinimo tinklo varža vidutinio dažnio juostoje atitiktų programos poreikius. scenarijus. Rezultatas – tik keliais mV pulsacijos sumažėjimas, minimalus pagerėjimas. Yra keletas šio rezultato galimybių: 1. Triukšmas yra žemo dažnio ir nėra šių atjungiamųjų kondensatorių diapazone; 2. Talpos pridėjimas turi įtakos galios reguliatoriaus VRM kilpos charakteristikoms, o talpos sukeltas varžos sumažėjimas yra susijęs su VRM. Pablogėjimas kompensuojamas. Turėdami omenyje šį klausimą, svarstėme galimybę naudoti osciloskopo dažnio srities analizės funkciją, kad pamatytume maitinimo šaltinio triukšmo spektrines charakteristikas ir surastume problemos šaltinį.
Osciloskopo dažnio srities analizės funkcija realizuojama Furjė transformacijos būdu. Furjė transformacijos esmė ta, kad bet kuri laiko srities seka gali būti išreikšta kaip begalinė skirtingų dažnių sinusinių bangų superpozicija. Mes analizuojame šių sinusinių bangų dažnio, amplitudės ir fazės informaciją, tai yra analizės metodas, perjungiantis laiko srities signalą į dažnio sritį. Skaitmeniniu osciloskopu paimta seka yra atskira seka, todėl mūsų analizėje dažniausiai naudojama greitoji Furjė transformacija (FFT). FFT algoritmas optimizuotas naudojant diskrečiosios Furjė transformacijos (DFT) algoritmą. Skaičiavimų kiekis sumažinamas keliomis eilėmis ir kuo daugiau taškų reikia skaičiuoti, tuo daugiau sutaupoma skaičiavimų.
