مشکل اندازه گیری نویز منبع تغذیه اندازه گیری دامنه فرکانس اسیلوسکوپ
در فرآیند تجزیه و تحلیل نویز منبع تغذیه، روش کلاسیک تر استفاده از اسیلوسکوپ برای مشاهده شکل موج نویز منبع تغذیه و اندازه گیری دامنه آن است تا منبع نویز منبع تغذیه را تعیین کند. با این حال، با کاهش تدریجی ولتاژ دستگاه های دیجیتال و افزایش تدریجی جریان، طراحی منبع تغذیه دشوارتر می شود و باید از روش های تست موثرتری برای ارزیابی نویز منبع تغذیه استفاده شود. این مقاله موردی از استفاده از روش حوزه فرکانس برای تحلیل نویز منبع تغذیه است. زمانی که خطا با مشاهده شکل موج حوزه زمان قابل تشخیص نباشد، تبدیل زمان به فرکانس از طریق روش FFT (تبدیل فوریه سریع) انجام می شود و شکل موج نویز منبع تغذیه حوزه زمانی برای تحلیل به حوزه فرکانس تبدیل می شود. هنگام اشکالزدایی مدار، مشاهده ویژگیهای سیگنال از منظر حوزه زمان و حوزه فرکانس میتواند به طور موثری فرآیند اشکالزدایی را سرعت بخشد.
در طی فرآیند اشکال زدایی تک برد، مشخص شد که نویز منبع تغذیه یک شبکه به 80 مگا ولت رسیده است که از الزامات دستگاه فراتر می رود. برای اطمینان از اینکه دستگاه می تواند پایدار کار کند، صدای منبع تغذیه باید کاهش یابد.
قبل از رفع اشکال این عیب، اصول سرکوب صدای منبع تغذیه را مرور کنید. باندهای فرکانسی مختلف در شبکه توزیع برق از اجزای مختلفی برای سرکوب نویز استفاده می کنند. اجزای جداکننده شامل ماژولهای تنظیم قدرت (VRM)، خازنهای جداکننده، جفتهای مدار زمین قدرت، بستههای دستگاه و تراشهها هستند. VRM شامل یک تراشه قدرت و ظرفیت خروجی محیطی است که تقریباً از DC تا فرکانس پایین (حدود 100K) عمل می کند. مدل معادل آن یک مدل دو جزئی متشکل از یک مقاومت و یک سلف است. برای پوشش کامل باند فرکانس میانی (حدود 10K تا 100M) بهتر است از خازن های جداکننده با خازن های چند مرتبه استفاده کنید. به دلیل وجود اندوکتانس سیم کشی و اندوکتانس پکیج، حتی اگر تعداد زیادی خازن جداکننده روی هم چیده شوند، کارکرد در فرکانس های بالاتر مشکل خواهد بود. صفحه زمین منبع تغذیه PCB یک خازن صفحه ای را تشکیل می دهد که همچنین دارای اثر جداسازی تقریباً ده ها مگابایت است. بسته بندی تراشه ها و تراشه ها مسئول باندهای فرکانس بالا (بالاتر از 100M) هستند. دستگاه های پیشرفته فعلی معمولاً خازن های جداکننده را به بسته اضافه می کنند. در این زمان، محدوده جداسازی PCB را می توان به ده ها مگابایت یا حتی چندین مگابایت کاهش داد. بنابراین، هنگامی که بار فعلی بدون تغییر باقی می ماند، ما فقط باید تعیین کنیم که نویز ولتاژ در کدام باند فرکانسی ظاهر می شود و سپس اجزای جداسازی مربوط به این باند فرکانس را بهینه کنیم. دو عنصر جداکننده در باندهای فرکانسی مجاور با یکدیگر همکاری خواهند کرد، بنابراین عناصر جداکننده در باندهای فرکانسی مجاور نیز باید هنگام تجزیه و تحلیل نقاط بحرانی عناصر جداکننده در نظر گرفته شوند.
بر اساس تجربه سنتی اشکال زدایی منبع تغذیه، ابتدا برخی از خازن های جداکننده به شبکه اضافه شدند تا حاشیه امپدانس شبکه منبع تغذیه افزایش یابد تا اطمینان حاصل شود که امپدانس شبکه منبع تغذیه در باند فرکانس متوسط می تواند نیازهای برنامه کاربردی را برآورده کند. سناریو. نتیجه فقط چند میلی ولت کاهش در ریپل است که یک پیشرفت حداقلی است. چندین احتمال برای این نتیجه وجود دارد: 1. نویز در فرکانس پایین است و در محدوده این خازن های جداکننده نیست. 2. افزودن ظرفیت خازن بر ویژگی های حلقه تنظیم کننده توان VRM تأثیر می گذارد و کاهش امپدانس ناشی از خازن مربوط به VRM است. زوال جبران می شود. با در نظر گرفتن این سوال، ما استفاده از تابع تحلیل دامنه فرکانس اسیلوسکوپ را برای مشاهده ویژگی های طیفی نویز منبع تغذیه و یافتن منبع مشکل در نظر گرفتیم.
تابع تحلیل دامنه فرکانس اسیلوسکوپ از طریق تبدیل فوریه محقق می شود. ماهیت تبدیل فوریه این است که هر دنباله حوزه زمانی را می توان به صورت برهم نهی بی نهایت سیگنال های موج سینوسی فرکانس های مختلف بیان کرد. ما فرکانس، دامنه و اطلاعات فاز این امواج سینوسی را تجزیه و تحلیل می کنیم، که یک روش تحلیلی است که سیگنال حوزه زمان را به حوزه فرکانس تغییر می دهد. توالی نمونه برداری شده توسط یک اسیلوسکوپ دیجیتال یک دنباله گسسته است، بنابراین تبدیل فوریه سریع (FFT) بیشتر در تجزیه و تحلیل ما استفاده می شود. الگوریتم FFT از الگوریتم تبدیل فوریه گسسته (DFT) بهینه شده است. مقدار محاسبات چندین مرتبه کاهش می یابد و هر چه تعداد امتیازات بیشتری محاسبه شود، صرفه جویی در محاسبات بیشتر می شود.
