CN115224919A - 一种用于直流电源的加扰装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于直流电源的加扰装置以及方法，涉及单板硬件测试技术领域，用于提供一种解决电源PSRR测试中，在直流电源中加扰任意干扰频率信号的技术方案。用于直流电源的加扰装置包括：波形信号发生器、变压器以及待测端；波形信号发生器用于根据PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号；变压器的初级端与波形信号发生器相连接，用于从波形信号发生器中获取第一交流加扰信号，并对第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；变压器的次级端用于通过直流电源信号，并将第二交流加扰信号加扰到直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，将具有交流加扰信号的直流电源信号输出至待测端。
Description
技术领域
本发明涉及单板硬件测试技术领域，尤其涉及一种用于直流电源的加扰装置以及方法。
背景技术
PSRR(Power supply rejection ratio)又称电源抑制比，是衡量电路对于输入电源中纹波抑制大小的重要参数，表示为输出纹波和输入纹波的对数比，单位为分贝(dB)，其计算公式为:
Rippleinput：输入电压中纹波峰峰值
Rippleoutput：输出电压中纹波峰峰值
从公式中可以看出PSRR越大，相同输入纹波在输出端的纹波越小，对于纹波有较高要求的射频和无线应用中，电源芯片对PSRR的要求很高，所以对芯片供电性能上来说，PSSR测试非常重要。
PSRR测量原理为：在电源输入的直流电压中叠加一定频率且峰峰值为Rippleinput的交流电压Vin_AC(交流电压峰峰值一般为数百毫伏)，然后测量LDO输出电压中Vout_DC的交流电压Vout_AC峰峰值Rippleoutput，最后利用上边的公式计算出在该频率下的PSRR。
但在PSRR实际测量的过程中，在直流电压中叠加任意频率的交流干扰电压实现比较困难。现有方法一种是采用具有偏置电压功能的信号发生器对芯片进行供电，该种方法由于信号发生器最大输出电流一般为数十毫安，如果要测量输出功耗较大的芯片便无法满足要求。另一种方法是采用带外部加扰功能的供电直流电源，但是只能支持加扰1KHZ的加扰信号，无法实现更高的信号加扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于直流电源的加扰装置以及方法，用于提供一种解决电源PSRR测试中，在直流电源中加扰任意干扰频率信号的技术方案。
第一方面，本发明提供了一种用于直流电源的加扰装置，应用于直流电源的PSRR测试中，所述用于直流电源的加扰装置包括：波形信号发生器、变压器以及待测端；
所述波形信号发生器用于根据所述PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号；
所述变压器的初级端与所述波形信号发生器相连接，用于从所述波形信号发生器中获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
所述变压器的次级端与所述直流电源的输出端电连接，用于通过直流电源信号，并将所述第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，并将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出至所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
与现有技术相比，本发明中的用于直流电源的加扰装置包括：波形信号发生器、变压器以及待测端；其中，波形信号发生器可以根据PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号，所述变压器的初级端与所述波形信号发生器相连接，用于从所述波形信号发生器中获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；所述变压器的次级端与所述直流电源的输出端电连接，用于通过直流电源信号，并将所述第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号。基于以上描述，本发明可以通过波形信号发生器获得不同频率的交流干扰信号，再通过变压器的初级端对该交流干扰信号的幅度值进行调整，以得到PSRR测试中需求频率和幅度值的交流干扰信号(即第二交流加扰信号)，最后，通过变压器的次级端将第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，并通过待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。应理解，上述第二交流加扰信号为根据PSRR测试需求得到的加扰信号，其频率和幅度值均可根据PSRR测试需求进行任意调整，因此，本发明中的直流电源的加扰装置能够解决电源PSRR测试中，在直流电源中加扰任意干扰频率信号。
进一步的，所述波形信号发生器还用于根据所述PSRR测试需求，产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。
进一步的，所述变压器的初级端用于根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
进一步的，所述变压器的初级端的匝数可根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度进行不同的设定。
进一步的，所述变压器为高带宽变压器。
进一步的，所述用于直流电源的加扰装置还包括控制器，所述控制器与所述波形信号发生器电连接，用于根据所述PSRR测试需求，控制所述波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号。
第二方面，本发明还提供一种用于直流电源的加扰方法，应用于直流电源的PSRR测试中，所述用于直流电源的加扰方法包括以下步骤：
根据所述PSRR测试需求，利用波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号；
利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
利用变压器的次级端将所述第二交流加扰信号加扰到直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，并将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出值所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
进一步的，在利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号之前，所述用于直流电源的加扰方法还包括以下步骤：
根据所述PSRR测试需求，利用所述波形信号发生器产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。
进一步的，所述利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号包括：
利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
进一步的，所述变压器为高带宽变压器。
与现有技术相比，本发明提供的用于直流电源的加扰方法的有益效果与上述技术方案用于直流电源的加扰装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为PSRR测量原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于直流电源的加扰装置的示意图；
图3为本发明实施例中提供的变压器的结构原理示意图；
图4为本发明实施例中一种用于直流电源的加扰方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
PSRR(Power supply rejection ratio)又称电源抑制比，是衡量电路对于输入电源中纹波抑制大小的重要参数，表示为输出纹波和输入纹波的对数比，单位为分贝(dB)，其计算公式为:
Rippleinput：输入电压中纹波峰峰值
Rippleoutput：输出电压中纹波峰峰值
从公式中可以看出PSRR越大，相同输入纹波在输出端的纹波越小，对于纹波有较高要求的射频和无线应用中，电源芯片对PSRR的要求很高，所以对芯片供电性能上来说，PSSR测试非常重要。
PSRR测量原理如图1所示：在电源输入的直流电压Vin_DC中叠加一定频率且峰峰值为Rippleinput的交流电压Vin_AC(交流电压峰峰值一般为数百毫伏)，然后测量LDO输出电压中Vout_DC的交流电压Vout_AC峰峰值Rippleoutput，最后利用上式计算出在该频率下的PSRR。
但在PSRR实际测量的过程中，在直流电压中叠加任意频率的交流干扰电压实现比较困难。现有方法一种是采用具有偏置电压功能的信号发生器对芯片进行供电，该种方法由于信号发生器最大输出电流一般为数十毫安，如果要测量输出功耗较大的芯片便无法满足要求。另一种方法是采用带外部加扰功能的供电直流电源，如N6705C的arb功能，但是只能支持加扰1KHZ的信号，无法实现更高的信号加扰。
基于此，第一方面，本发明实施例提供了一种解决电源PSRR测试中DC供电电源中无法加扰任意干扰频率信号的装置。参照图2，本发明实施例提供的用于直流电源的加扰装置包括波形信号发生器、变压器以及待测端；所述波形信号发生器用于根据所述PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号；
所述变压器的初级端与所述波形信号发生器相连接，用于从所述波形信号发生器中获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
所述变压器的次级端与所述直流电源的输出端电连接，用于通过直流电源信号，并将所述第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，并将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出至所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
根据以上描述，本发明实施例中提供的波形信号发生器可以根据PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号，所述变压器的初级端与所述波形信号发生器相连接，用于从所述波形信号发生器中获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；所述变压器的次级端与所述直流电源的输出端电连接，用于通过直流电源信号，并将所述第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号。因此，本发明实施例可以通过波形信号发生器获得不同频率的交流干扰信号，再通过变压器的初级端对该交流干扰信号的幅度值进行调整，以得到PSRR测试中需求频率和幅度值的交流干扰信号(即第二交流加扰信号)，最后，通过变压器的次级端将第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，并通过待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。应理解，上述第二交流加扰信号为根据PSRR测试需求得到的加扰信号，其频率和幅度值均可根据PSRR测试需求进行任意调整，故，本发明中的直流电源的加扰装置能够解决电源PSRR测试中，在直流电源中加扰任意干扰频率信号。
其中，上述变压器的初级端用于根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
进一步的，在实际中，可以根据PSRR测试需求，波形信号发生器还用于产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。基于此，波形信号发生器不仅能够产生不同频率的第一交流加扰信号，还能够产生不同幅度值的第一交流加扰信号，之后，变压器的初级端可根据第一交流加扰信号的幅度值，以及PSRR测试需求，对第一交流加扰信号的幅度值进行调整，以得到满足PSRR测试需求的第二交流加扰信号。
当利用波形信号发生器产生不同幅度值的第一加扰信号时，可以使用固定匝数的变压器的初级端。应理解，当变压器初级端的匝数不能满足PSRR测试需求的信号强度时，第一种情况为：当利用变压器初级端对第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号的强度还是小于PSRR测试需求的信号强度时，可以在不改变变压器初级端匝数的情况下，控制波形信号发生器产生较大幅度值的第一加扰信号，以使经过变压器初级端后，得到的第二交流加扰信号的强度满足PSRR测试需求的信号强度。另一种情况，当利用变压器初级端对第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号的强度还是大于PSRR测试需求的信号强度时，可以在不改变变压器初级端匝数的情况下，控制波形信号发生器产生较小幅度值的第一加扰信号，以使经过变压器初级端后，得到的第二交流加扰信号的强度满足PSRR测试需求的信号强度。
作为一种可能的实现方式，所述变压器的初级端的匝数可根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度进行不同的设定。
具体的，当通过波形信号发生器后的第一交流加扰信号的幅度值与PSRR测试需求的强度具有较大偏差时，可设定变压器的初级端具有较大的匝数。相反的，当通过波形信号发生器后的第一交流加扰信号的幅度值与PSRR测试需求的强度具有较小偏差时，可设定变压器的初级端具有较小的匝数。
其中，上述变压器可以为高带宽变压器。在本发明实施例中，加扰信号的幅度以及频率限制，都和变压器的选型有关，根据需要加扰的幅度选用合适的匝数比，根据需要加扰的频率可选用高带宽的变压器。
应理解，参照图3，变压器是一种静止电器，它通过线圈间的电磁感应，利用电磁感应定律，将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。
变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通，这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应分别表示为：
则：
变比k：表示原、副绕组的匝数比，也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比。改变变压器的变比，就能改变输出电压.
有变压器两边只有磁耦合，没有电联系，所以两边是隔离的，加扰到直流电源上的交流加扰信号也不会被影响，调整相应的变压器规格，匝数比和带宽，可以得到需要加扰任意频率和幅度，用于电源PSRR测试。
在一些示例中，上述所述用于直流电源的加扰装置还包括控制器，所述控制器与所述波形信号发生器电连接，用于根据所述PSRR测试需求，控制所述波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号。
基于此，本发明实施例可以根据PSRR测试需求，自动控制波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号，能够在一定程度上提高控制的准确性和及时性。
第二方面，参照图4，本发明实施例还提供了一种用于直流电源的加扰方法，应用于直流电源的PSRR测试中，所述用于直流电源的加扰方法包括以下步骤：
S100，根据所述PSRR测试需求，利用波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号；
S200，利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
S300，利用变压器的次级端将所述第二交流加扰信号加扰到直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，并将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出值所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
进一步的，在利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号之前，所述用于直流电源的加扰方法还包括以下步骤：
根据所述PSRR测试需求，利用所述波形信号发生器产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。
进一步的，所述利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号包括：
利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
进一步的，所述变压器为高带宽变压器。
基于以上描述，本发明可以通过波形信号发生器获得不同频率的交流干扰信号，再通过变压器的初级端对该交流干扰信号的幅度值进行调整，以得到PSRR测试中需求频率和幅度值的交流干扰信号(即第二交流加扰信号)，最后，通过变压器的次级端将第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，并通过待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。应理解，上述第二交流加扰信号为根据PSRR测试需求得到的加扰信号，其频率和幅度值均可根据PSRR测试需求进行任意调整，因此，本发明中的直流电源的加扰装置能够解决电源PSRR测试中，在直流电源中加扰任意干扰频率信号。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于直流电源的加扰装置，其特征在于，应用于直流电源的PSRR测试中，所述用于直流电源的加扰装置包括：波形信号发生器、变压器以及待测端；
所述波形信号发生器用于根据所述PSRR测试需求，产生不同频率的第一交流加扰信号；
所述变压器的初级端与所述波形信号发生器相连接，用于从所述波形信号发生器中获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
所述变压器的次级端与所述直流电源的输出端电连接，用于通过直流电源信号，并将所述第二交流加扰信号加扰到所述直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出至所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
2.根据权利要求1所述的用于直流电源的加扰装置，其特征在于，所述波形信号发生器还用于根据所述PSRR测试需求，产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。
3.根据权利要求1所述的用于直流电源的加扰装置，其特征在于，所述变压器的初级端用于根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
4.根据权利要求3所述的用于直流电源的加扰装置，其特征在于，所述变压器的初级端的匝数可根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度进行不同的设定。
5.据权利要求3所述的用于直流电源的加扰装置，其特征在于，所述变压器为高带宽变压器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于直流电源的加扰装置，其特征在于，所述用于直流电源的加扰装置还包括控制器，所述控制器与所述波形信号发生器电连接，用于根据所述PSRR测试需求，控制所述波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号。
7.一种用于直流电源的加扰方法，其特征在于，应用于直流电源的PSRR测试中，所述用于直流电源的加扰方法包括以下步骤：
根据所述PSRR测试需求，利用波形信号发生器产生不同频率的第一交流加扰信号；
利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号；
利用变压器的次级端将所述第二交流加扰信号加扰到直流电源信号上，形成具有交流加扰信号的直流电源信号，并将所述具有交流加扰信号的直流电源信号输出值所述待测端，其中，所述待测端用于向PSRR测试提供所述具有交流加扰信号的直流电源信号。
8.根据权利要求7所述的用于直流电源的加扰方法，其特征在于，在利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号之前，所述用于直流电源的加扰方法还包括以下步骤：
根据所述PSRR测试需求，利用所述波形信号发生器产生具有不同幅度值的第一交流加扰信号。
9.根据权利要求8所述的用于直流电源的加扰方法，其特征在于，所述利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号包括：
利用变压器的初级端获取所述第一交流加扰信号，并根据所述PSRR测试需求中交流加扰信号的强度，对所述第一交流加扰信号的幅度值进行调整，得到第二交流加扰信号。
10.根据权利要求8所述的用于直流电源的加扰方法，其特征在于，所述变压器为高带宽变压器。
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| CN202210874223.5A CN115224919A (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种用于直流电源的加扰装置以及方法 |
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