电源波纹测量是噪音还是干扰信号

pdshyh · 发表于 2020-3-1 20:26:20

今天测量了手头的电解电容，漏电最小的是2μA，那位老师手头有多的2200uF电解电容（漏电小于40nA。）和ADA4522-2运放转让一套谢谢

mosker · 发表于 2020-3-1 20:31:17

先对LM7805输出噪声进行测量，官方文档给出的噪声参数如下：

由于常规普通示波器垂直档位分辨率一般都在1mv上，加之示波器本底噪声和环境噪声的干扰，要测量出100uV的噪声基本是不可能完成的。所以对输出进行1000倍放大再测量。
测量拓扑图：
测量框图.png

为了使测量结果真实有效输入电源采用两节4.2V锂电池串联为8.4V的输入电源。测量结果如图示波器上显示的Vpp大概在300mv，那么原噪声信号大小就是240mV/1000=240uV/5V 折算为48uV/Vo，比官方所提供的42uV/Vo高了6uV/Vo，考虑到测量环境和每批次芯片差异这个测量值基本复合真实结果。
以下是测量结果：

LM7805输出噪声测量.png

mosker · 发表于 2020-3-1 20:34:56

补充一点，这种级别的噪声测量供电一定要用电池，否则由于供电上的噪声会引入被测器件导致测量结果偏差较大，虽然器件本身就是带稳压噪声过滤，但是并不能完全封堵引入的噪声。

mosker · 发表于 2020-3-1 20:40:33

另外线性稳压器除了输出噪声还有一项很关键的参数就是纹波抑制率PSRR,这项参数决定了稳压器的最关键性能。表示为输出噪声与输入噪声的对数之比。
PSRR提供了一个电路对从它的输入处引入的不同频率的纹波抑制能力的度量值。纹波可以来自输入电源，比如一个50Hz/60Hz的电源纹波，也可以是来自DC/DC转换器的开关纹波，还可以是由于输入电压被电路板上不同的电路共用所致。在LDO线性稳压的情况下，PSRR是一个在较大的频率范围内（通常为 10Hz 至 1MHz），稳定的输出电压纹波相比于输入电压纹波的度量值，用分贝(dB)来表示其大小。在许多音频和射频应用中，PSRR是一个非常重要的参数。
计算 PSRR 的基本公式是：

pdshyh · 发表于 2020-3-2 12:25:41

mosker 发表于 2020-3-1 20:31
先对LM7805输出噪声进行测量，官方文档给出的噪声参数如下：

由于常规普通示波器垂直档位分辨率一般都在 ...

谢谢指教，给出了数据表测量图和噪音测量结果图，我对数据表和说明书的使用最菜，对元器件参数不熟悉英文又看不懂，给的LM7805输出噪声测量范例很经典，想不到需要电池供电，还给出了测量过程和计算公式，我用的是普源DS1054Z，对噪音测量示波器参数怎么选，噪音值是峰峰平均值，回头查查怎么弄。

pdshyh · 发表于 2020-3-2 12:36:03

mosker 发表于 2020-3-1 20:34
补充一点，这种级别的噪声测量供电一定要用电池，否则由于供电上的噪声会引入被测器件导致测量结果偏差较大 ...

谢谢，没想到用电池供电避免电网干扰，请教高位表是怎么隔离电网干扰的，一般电网对电路的影响有多大，比如LM7805输出如果采用电网变压器变压整流滤波在进行噪声测量会有多大影响，电网有没有噪音指标有多大。回头做一个噪声测量仪测量一下LM7805输出。

pdshyh · 发表于 2020-3-2 12:41:55

mosker 发表于 2020-3-1 20:40
另外线性稳压器除了输出噪声还有一项很关键的参数就是纹波抑制率PSRR,这项参数决定了稳压器的最关键性能。 ...

纹波抑制率PSRR，过去没注意这个参数知道了，谢谢，以后对比关注这个参数

mosker · 发表于 2020-3-2 14:07:21

pdshyh 发表于 2020-3-2 12:41
纹波抑制率PSRR，过去没注意这个参数知道了，谢谢，以后对比关注这个参数

以下是对LM7805输出纹波抑制率测量的拓扑图：
纹波抑制率测量框图.png

根据LM7805的官方文档中在“Ripple Rejection”参数中可以看到在120Hz噪声源输入情况下典型的输出纹波抑制率为73dB最小为62dB，根据公式PSRR=20*LOG(Vin/Vout)的计算方法，可以知道LM7805在120Hz噪声源输入情况下的输出纹波抑制率最小为输入的1259倍，典型纹波抑制率为输入的4467倍。也就是说当输入为1Vvpp的纹波那么通过LM7805调整后为最小794uV 典型为224uV。

下面通过实际测量的结果：
1.测量条件：输入直流10V，纹波120Hz，1Vvpp，负载空载。

LM7805空载PSRR测量.png

测量结果为246.7uV,约等于72.16dB。大于文档给出的最小值62dB，接近文档给出的73dB典型值。

2.测量条件：输入直流10V，纹波120Hz，1Vvpp，负载8欧，负载电流约620mA。
LM7805_8欧负载PSRR测量.png

测量结果为939.2uV,约等于60.54dB。
可见有负载的情况下调整率大幅降低，所以测量纹波抑制率最好注明是空载还是负载，两种情况结果相差很大。

pdshyh · 发表于 2020-3-2 16:34:22

mosker 发表于 2020-3-2 14:07
以下是对LM7805输出纹波抑制率测量的拓扑图：

谢谢，讲的很细，受益匪浅，看来噪声测量仪可玩性比较多呀，120Hz噪声源输入是用信号发生器+10V锂电池组成的。

mosker · 发表于 2020-3-2 18:49:35

pdshyh 发表于 2020-3-2 16:34
谢谢，讲的很细，受益匪浅，看来噪声测量仪可玩性比较多呀，120Hz噪声源输入是用信号发生器+10V锂电池组 ...

噪声源可以不需要电池，信号是需要有一定的电流驱动力的至少2A以上