精確電源抑制比測量方法

在理論上，電源抑制比（PSRR）測量相對簡(jiǎn)單。變頻信號對電源輸入進(jìn)行調制，然后在輸出端測量該信號的衰減情況。但是，這種測量對裝置噪聲高度敏感，包括來(lái)自探測環(huán)路區域和印刷電路板（PCB）布局的噪聲。本文利用高保真信號注入器和高敏感/選擇性矢量網(wǎng)絡(luò )分析器（VNA），對限制PSRR測量的一些常見(jiàn)裝置問(wèn)題進(jìn)行探討，并介紹一種克服這些問(wèn)題的方法。

輸入信號調制

調制輸入至穩壓器的最簡(jiǎn)單方法是使用線(xiàn)路注入器，例如：Picotest J2120A等。這種器件可適應50V輸入電壓和5A輸入電流。與VNA結合使用時(shí)，J2120A直接對輸入電壓進(jìn)行調制，而VNA則測量輸入/輸出衰減。這種方法的缺點(diǎn)是，需要中斷輸入線(xiàn)路，并需要適應注入器的壓降。對于實(shí)驗室測試而言，這些缺點(diǎn)一般并不是問(wèn)題，但是當在電路內進(jìn)行測量時(shí)它們會(huì )成為棘手的問(wèn)題。

對輸入進(jìn)行調制的一種替代方法是，使用一個(gè)低頻DC阻斷器，通過(guò)電容方式把VNA連接至受測器件，例如：J2130A DC偏置注入器。輸入端信號的量級受到VNA 50Ω電源阻抗的限制，但該信號一般較大，足以讓VNA測量到。這種方法不要求中斷輸入連接，因此可在電路中進(jìn)行，無(wú)需給受調制的電壓總線(xiàn)添加任何DC負載。

校準

在進(jìn)行PSRR測量以前，進(jìn)行校正非常重要，以查看是否存在探測變化。另外，測量裝置的噪聲底限以確定測量限制，這一點(diǎn)也很重要。圖1中的照片顯示了這種用于校準的測試電路板裝置。黑白線(xiàn)為J2120A線(xiàn)路注入器的輸入。右邊的紅和黑色夾子，連接至一個(gè)J2111A電流注入器（起到一個(gè)25mA負載的作用）。兩個(gè)探針連接至公共輸出接地，兩個(gè)探針尖均連接至同一個(gè)輸入，這樣它們便有相同的調制信號。之后，對VNA執行THRU校準，以對探針或者線(xiàn)纜相關(guān)缺陷進(jìn)行校正。在相關(guān)頻帶，應能在VNA看到一個(gè)扁平的增益響應。

噪聲底限評估

探針校準完成以后，通過(guò)讓輸出檢測探針短路至接地連接評估噪聲底限（圖2）。由該測量，我們可以清楚地看到，就今天大多數穩壓器的PSRR而言，這種噪聲底限太高了，并且要求使用更好的裝置來(lái)探明實(shí)際PSRR?？傊?，如PSRR等高保真測量，必需使用仔細端接的連接點(diǎn)，并且探針環(huán)路面積最小。實(shí)際上，圖2所示低保真測量，大多都是由示波器探針接地線(xiàn)夾所形成線(xiàn)環(huán)路內的噪聲產(chǎn)生。

在下一個(gè)測量裝置中（如圖3所示），使用50Ω同軸線(xiàn)代替輸出示波探針，一個(gè)SMA適配器直接焊接至輸出電容器。線(xiàn)纜通過(guò)一個(gè)J2130A DC阻斷器和J2102A共模變壓器連接至VNA。在輸出接地探針短路，以對噪聲底限進(jìn)行評估。由圖3，我們可以清楚地知道，1kHz時(shí)噪聲底限改善超過(guò)90dB。但是，德州儀器（TI）擁有最為安靜的電源穩壓器，在1MHz以上可提供較好的PSRR，因此這種噪聲底限仍然不可接受。

接下來(lái)，使用直接焊接至輸入電容器的50Ω同軸線(xiàn)纜來(lái)替代輸入端示波探針（圖4）。完整的裝置（兩條50Ω同軸線(xiàn)纜和J2102A、J2130A、J2120A以及J2111A）和噪聲底限/PSRR測量顯示在圖5中。該裝置擁有低得多的噪聲底限，幫助PSRR測量達到1MHz，并實(shí)現90dB的低頻PSRR。30kHz附近的PSRR諧振，可能是PCB布局或者組件寄生相互作用的結果。