电压调整器的纹波抑制比是衡量其抑制输入电源中交流纹波分量能力的关键动态参数,定义为输出端纹波电压的衰减程度,通常以分贝表示。该参数直接影响为敏感模拟或射频电路供电时的电源质量。
检测项目的详细分类和技术原理
PSRR的检测可系统分为三类。首先是静态PSRR测试,其技术原理是向电压调整器的输入端注入一个固定频率和幅值的正弦交流纹波信号,同时使用直流电源提供偏置,在输出端通过低噪声放大器和高精度示波器或动态信号分析仪测量残余纹波电压。计算方法是20log(输入纹波电压/输出纹波电压)。其次是动态负载下的PSRR测试,此项目在输出端施加一个周期性变化的动态负载,模拟真实芯片的工作状态,同时进行纹波注入与测量,以评估在负载瞬变期间调整器的抑制能力。最后是频响特性扫描,这是最全面的检测,通过扫描注入纹波的频率(通常从10Hz到10MHz),绘制出PSRR随频率变化的曲线,揭示调整器在不同频段的抑制性能,其低频段性能主要由误差放大器的开环增益决定,而高频段的滚降则受内部补偿网络和功率管寄生参数的影响。
各行业的检测范围和应用场景
在不同行业,对PSRR的检测范围和标准存在显著差异。在通信行业,尤其是5G基站和光传输设备中,为射频功率放大器和高速数据转换器供电的调整器需具备极高的PSRR,特别是在100kHz至1MHz频段,要求往往优于-60dB,以抑制开关电源产生的噪声,确保信号完整性。汽车电子领域,特别是高级驾驶辅助系统的传感器和摄像头模块,要求在严苛的负载瞬变和宽温度范围内保持稳定的PSRR,检测范围覆盖从低频到数十MHz,以防止电源噪声干扰关键的传感信号。在消费电子领域,如智能手机和可穿戴设备,尽管对成本和高集成度敏感,但对音频编解码器供电的LDO的PSRR在音频频段(20Hz-20kHz)仍有严格要求,通常需优于-70dB,以消除可闻噪声。工业控制与医疗设备中,用于高精度传感器信号链的电源,其PSRR检测更注重低频抑制能力和长期稳定性,以确保测量精度。
国内外检测标准的对比分析
国际上,PSRR的测试方法主要遵循JESD251等由JEDEC(固态技术协会)发布的标准。这些标准详细规定了测试条件、设备要求和数据报告格式,强调测试夹具的寄生参数控制、探针校准以及确保测量系统本身的噪声底限足够低。其测试理念侧重于在可重复的、定义明确的条件下获取器件的固有性能。
在国内,相应的标准体系也在逐步完善,如GB/T 4377系列标准中涉及了半导体集成电路的测试方法。与JESD等国际标准相比,国内标准在某些具体测试细节和极限条件(如极端温度下的PSRR性能)的规定上可能有所不同,但核心原理一致。一个显著的趋势是国内外标准正在逐步融合,国内检测机构普遍参考并采纳国际主流标准的方法,以确保测试结果的全球可比性。差异主要体现在认证体系和对特定应用场景(如航空航天、军用)的附加要求上。
主要检测仪器的技术参数和用途
构建一个高精度的PSRR测试系统需要多种核心仪器协同工作。网络分析仪或频响分析仪是进行频响扫描的首选,其频率范围需覆盖10Hz至10MHz以上,动态范围应大于100dB,输出谐波失真低于-60dBc,能够精确生成扫描信号并同步测量输入与输出响应。低噪声线性放大器用于在信号源输出能力不足时,放大注入的纹波信号,其关键参数包括带宽(DC至数十MHz)、输出摆幅(如±10V)和极低的自身噪声(<10μVrms)。
高精度示波器或动态信号分析仪用于时域波形捕获与分析,要求其垂直分辨率至少为12位,采样率满足奈奎斯特准则,并具备高输入阻抗和低噪声底限(例如<50μV)。此外,偏置三通器是一个关键的无源器件,用于将直流偏置电源与交流纹波注入信号无干扰地合并到同一输入线路,其插入损耗和隔离度是重要指标。精密直流电源为待测调整器提供稳定的工作偏置,需具备低噪声和快速瞬态响应特性。整个系统的搭建和校准至关重要,任何接地环路或阻抗失配都会引入误差,影响PSRR测量的准确性。