今天PCB设计人员面临的许多问题都与电源噪声有关。有些指导方针可以用于解决简单的问题，但对于更复杂的问题，理解和考虑所有参数是至关重要的，这将有助于提供最佳和干净的解决方案。
本技术简介描述了IDT用于分析其设备的电源噪声抑制（PSNR）的过程。PSNR是电路如何抑制来自耦合到电源的各种频率的噪声的测量。在高速模拟和数字电路中，电源引脚容易受到随机噪声的影响。此外，大多数设计使用线性电压调节器或开关电压调节器作为IC的电源。线性稳压器几乎总是从开关DC / DC转换器获得输入电压。因此，设计中的电源噪声通常来自电源的开关噪声和与电路板的其他高频部分的耦合。
电源滤波器的拓扑结构
图1是一个简化的三分量电源滤波电路，推荐用于电力轨。它由一个0.1μF电容(C1)、一个铁氧体珠(FB1)和一个10μF电容(C2)组成。C1、FB1、C2为电源轨，C3为该轨提供的每个电源引脚。如果电源轨提供多个电源引脚，每个电源引脚都有一个0.1μF电容进行解耦。
图1所示。电源滤波器的拓扑结构
上面的铁氧体珠子是任何表面安装珠，其具有足够的电流额定电路。
噪声滤波电路的频率响应
图1所示电路所显示的衰减能力可以通过研究它的频率响应来理解。在本技术概要的以下部分中，通过分别扫描C1、C2和C3绘制出电路的频率响应曲线:
图2:保持C2 = 10μF, C3 = 0.1μF时对C1进行扫描—C1的最佳值为0.1μF
图3：扫描C2，同时保持C1 =0.1μF，C3 =0.1μF—C2的最佳值为10μF
图4：扫描C3，同时保持C1 =0.1μF，C2 =10μF- C3的最佳值为0.1μF
图2。扫描C1，保持C2 = 10μF, C3 = 0.1μF
图3。扫描C2，保持C1 = 0.1μF, C3 = 0.1μF
图4。保持C1 = 0.1μF, C2 = 10μF，对C3进行扫描
测量电源噪声抑制
PSNR是通过将一个已知振幅和频率的正弦信号注入被测设备(DUT)的各种电源引脚来测量的。IDT时序组合中的许多设备包含多个电源引脚。感兴趣的两个引脚是核心功率引脚和模拟功率引脚。核心电源引脚主要为所有锁相环外设提供电压，而模拟电源引脚则为锁相环提供电压。每个电源引脚应该独立分析，并且噪声应该一次作用于一个电源引脚
用于将注入频率应用到设备电源的技术使用一个电感器，该电感器向电源返回一个高交流阻抗。然后通过如图5所示配置的电容器注入来自发生器的信号。输入和输出都应该用示波器和频谱分析仪监控。示波器用于监测信号幅值，频谱分析仪用于测量确定性抖动。
图5。配置用于测量PSNR
为了分析设备的性能，最初拆下了所有外部旁路和去耦电容。从开始到停止频率的开始，50mV信号被扫描。在这种情况下，使用1kHz至50 MHz扫描范围，涵盖典型应用中的大部分噪声频率。表1总结了配置参数。
图6中示出了三个PSNR测试的结果。首先，没有任何去耦或旁路电容器的器件。注意，确定性抖动达到约400 kHz。接下来，加入0.1μF旁路电容，噪声显着降低。最后，除了0.1μF之外，还增加了10μF电容，滤除大部分噪声。
图6。确定性抖动与噪声频率
图7。噪声抑制比较:仅0.1μF电容与图1中的滤波电路
如这些测量所证明的，0.1μF和10μF电容器的组合将衰减由开关电源产生的大部分噪声。添加铁氧体珠子将进一步衰减100kHz至600kHz范围内的噪声，并建议使用。图7提供了0.1μF的滤波器和由图1中所示的所有元件组成的滤波器之间的比较，包括铁氧体珠。
结论
本技术简介说明了由两个电容器和铁氧体珠组成的简单电源噪声抑制拓扑的有效性。通过扫描电容器的值，图1中提供了具有推荐组件值的噪声滤波电路。滤波器性能设计用于各种噪声频率。该低通滤波器开始衰减大约10kHz的噪声。如果已知特定频率噪声分量，例如开关电源频率，建议调整组件值，并且如果需要，则添加附加滤波以解决这些特定的噪声分量。此外，电力平面电压稳定性的良好一般设计实践表明，在所有设备的局域中添加了批量电容。
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