要快速模拟所有这些行为并且去改善是相当困难的。相反,通过测量电源抑制比的做法,快速了解哪些电源对噪声敏感,然后针对性地选择一些高精度低噪声的电源,才能事半功倍。
其他模拟模块也会有类似的电源抑制比的分析,比如稳压器、运算放大器和其他IC,一般都会规定电源抑制比。
电源调制比(PSMR)
电源抑制性能衡量负载对电源变化的灵敏度,可用于这里的相位噪声分析。然而,这里使用的不是抑制比,而是调制比:电源调制比(PSMR)。当然,传统的电源抑制比(PSMR)依旧有参考意义。
我们专门调制一个噪声去测试。下一步是获得具体数据。
测量PSMR
分析相位噪声的很重要的一个方法便是测量PSMR。
典型测量PSMR测试原理图:
图 1 PSMR测量(图片来源于ADI)
PSMR测量可以分成三步:调制供电轨,获取数据,分析数据。
调制供电轨
电源调制通过一个插在供电电源与负载之间的耦合电路获得,叠加上一个由信号发生器产生的正弦波信号。
获取数据
耦合电路的输出通过一个示波器监控,以监控实际电源调制。最终得到的DAC输出,由频谱分析仪检测得出。
分析数据
PSMR等于从示波器显示的电源交流分量与载波周围的调制边带电压之比。
耦合电路:
这里采用1:100匝数比的电流检测变压器和函数发生器
耦合电路存在多种不同的耦合机制,耦合电路可以选择LC电路,电源运算放大器、变压器或专用调制电源。这里使用的方法是1:100匝数比的电流检测变压器和函数发生器。建议使用高匝数比以降低信号发生器的源阻抗。
电源调制: 1.2 V直流电源上叠加一个500 kHz峰峰值电压为38 mV信号调制所得。
图 2 时钟电源调制 (图片来源于ADI)
DAC: DAC采用的是ADI的AD9164 。DAC时钟速度为5 GSPS。所得输出在一个满量程1 GHz、–35 dBm载波上引起边带。
图 3 调制边带(图片来源于ADI)
将功率转换为电压,然后利用调制电源电压求比值,所得PSMR为–11 dB。
AD9164有八个电源,我们挑关键扫描以下四个电源,1.2V时钟电源,负1.2 V和2.5V模拟电源,1.2 V模拟电源,结果总结于下图:
图 4 扫描频率测得的电源PSMR (图片来源于ADI)
时钟电源是最为敏感的供电轨,然后是负1.2 V和2.5 V模拟电源,1.2 V模拟电源则不是很敏感。加以适当考虑的话,1.2 V模拟电源可由开关稳压器供电,但时钟电源完全相反:它需要由超低噪声LDO供电,以获得优质性能。