電源噪聲產生的原因介紹

電源的噪聲通常有一下三個方面：

第一，穩壓電源芯片本身的輸出并不是恒定的，會有一定的波紋。這是由穩壓芯片自身 決定的，一旦選好了穩壓電源芯片，對這部分噪聲我們只能接受，無法控制。

第二，穩壓電源無法實時響應負載對于電流需求的快速變化。穩壓電源芯片通過感知其 輸出電壓的變化，調整其輸出電流，從而把輸出電壓調整到額定輸出值。多數常用的穩壓源 調整電壓的時間在 ms~us 級。因此，對于負載電流變化頻率在直流到幾百 KHz 之間時，穩 壓源可以很好的做出調整，保持輸出電壓的穩定。當負載瞬態電流變化頻率超出這一范圍時， 穩壓源的電壓輸出會出現跌落，從而產生電源噪聲。現在，微處理器的內核及外設的時鐘頻 率已超過了 600 MHz，內部晶體管電平轉換時間下降到 800 ps 以下。這要求電源分配系 統必須在直流到 1GHz 范圍內都能快速響應負載電流的變化， 但現有穩壓電源芯片不可能 滿足這一苛刻要求。我們只能用其他方法補償穩壓源這一不足。

第三，負載瞬態電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產生的壓降。PCB 板上任何電氣 路徑不可避免的會存在阻抗，不論是完整的電源平面還是電源引線。對于多層板，通常提供 一個完整的電源平面和地平面，穩壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流電源平面， 到達負載電源引腳。地路徑和電源路徑類似，只不過電流路徑變成了地平面。完整平面的阻 抗很低，但確實存在。如果不使用平面而使用引線，那么路徑上的阻抗會更高。另外，引腳 及焊盤本身也會有寄生電感存在，瞬態電流流此路徑必然產生壓降，因此負載芯片電源引 腳處的電壓會隨著瞬態電流的變化而波動，這就是阻抗產生的電源噪聲。在電源路徑表現為 負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷， 在地路徑表現為負載芯片地引腳處的電位和參考地 電位不同 (注意，這和地彈不同，地彈是指芯片內部參考地電位相對于板級參考地電位的 跳變)

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