CN115407228A - 一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 - Google Patents
一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115407228A CN115407228A CN202211062761.0A CN202211062761A CN115407228A CN 115407228 A CN115407228 A CN 115407228A CN 202211062761 A CN202211062761 A CN 202211062761A CN 115407228 A CN115407228 A CN 115407228A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- network
- input
- power supply
- rejection ratio
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/40—Testing power supplies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/28—Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，设计高可扩展性的DC输入网络和AC输入网络，通过DC输入网络和AC输入网络将高频信号与直流信号耦合到稳压器输入端，并控制网络通带与阻带范围、通带内损耗、通带内回损；输出端采用频谱仪采样输入、输出射频信号，从而完成高频电源抑制比的评估。所述DC输入网络在设计时，选择必须的一级LC滤波器，LC滤波器后级预留一个π型匹配网络；所述AC输入网络在设计时，选择两级LC滤波器，其中一级为CL高通滤波器，另一级为LC低通滤波器，两级LC滤波器后级预留一个π型匹配网络。两个π型匹配网络用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准。
Description
技术领域
本发明涉及高频电源，特别涉及一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法。
背景技术
在高速射频、微波等通信系统中，对电源模块的噪声抑制要求随着带宽和频段的增大越来越苛刻，尤其是系统中射频时钟变频电路、高精度信号采集电路等，如混频器、锁相环、振荡器等敏感模块。这要求电源模块不仅在低频处有好的噪声抑制能力，在系统工作频带即高频处，同样也要有好的噪声抑制水平，防止电源噪声对信号带内信噪比的恶化。
从电源模块的纹波大小考虑，敏感系统一般优先选择线性稳压器，然而，一方面当前线性稳压器芯片设计中默认高频处电源抑制能力较好，同时强制输出端板级匹配微法级大电容；另一方面，射频、微波系统设计者们习惯在线性稳压器输出端预留多个电容位置；牺牲板级空间来获得宽频范围内电源噪声抑制能力和瞬态相应能力。
随着产业界系统小型化的需求越来越强烈，越来越多的无片外电容线性稳压器应用在低频系统中，而应用于高速射频、微波系统的无片外电容线性稳压器由于产业成熟度问题还处于理论验证阶段，一方面受射频、微波系统小型化需求和成本控制关系制约，另一方面，主要原因是宽频带线性稳压器的高频电源抑制比评价方案无业内标准，阻碍了宽频带高电源抑制比特性的产品化进程。
对线性稳压器的电源抑制比进行测试时，必须要有相应的输入网络，如图1，输入直流（DC）信号通过网络1与输入交流（AC）信号耦合到线性稳压器的输入端，在输出端通过测量交流信号输出功率与输入功率，并计算出其功率差异，从而计算出稳压器对交流信号的抑制能力，即反应了其电源抑制水平。
根据图1所示测试原理，业内通用的测试方案如图2，采用电源性能评价专用仪表Bode100，交流信号由仪表的OUTPUT端输出，图1中网络1采用专用合路器将直流信号与交流信号耦合到线性稳压器的输入端；同时，仪表通道CH1将线性稳压器输入信号中的交流成分耦合采样，作为后期计算的电源抑制比的初值，通道CH2将线性稳压器输出信号中交流成分再次耦合采样，通过计算两次采样交流信号的差异得出线性稳压器的电源抑制比。
业内同时也有不采用专用仪表的测试方案，与上述方案的差异一方面是采用不同的输入网络，通过设计不同的输入网络达到将直流信号、交流信号合路的目的；另一方面，交流信号的输入和输出分别接频谱仪或示波器。如图3，采用运算放大器设计加法电路，将直流电压和交流电压叠加，运放选择时需要满足以下几个基本条件：运放的带宽满足LDO测试范围；运放的最大输出电流不小于LDO最大输出电流；运放的输出电压范围覆盖LDO的输入电压范围。
由上述业内对电源抑制比的测试方案可知，对于宽频带线性稳压器电源抑制比，信号输入网络和输出采样方案要根据频段不同做调整；特别对高频部分电源抑制比的测试场景，上述方案都有明显缺陷和限制。如图1方案，仪表Bode100的最大测试带宽为20MHz，无法匹配宽频带稳压器的高频需求；专用合路器带宽也无法覆盖到GHz频段的应用。图2方案中加法器运放的电压、电流限制还可以克服，带宽到GHz的运放选型和性能调测又给方案的可扩展性带来了束缚；同时，图2方案中采样仪表若是示波器，对于低于1mv的信号，常规示波器观测精度也达不到，这显然也不是低成本的测试方案。故当前业内对线性稳压器高频电源抑制比的关注不高，加上无片外电容宽频带稳压器产品化率低的现状导致了对高频处电源抑制比测试的配套方案处于空白，亟需找到低成本的可行方案。
发明内容
本发明目的是：为了克服线性稳压器高频电源抑制比测试方案的限制，本发明提供一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法。
本发明的技术方案是：
一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，设计高可扩展性的DC输入网络和AC输入网络，通过DC输入网络和AC输入网络将高频信号与直流信号耦合到稳压器输入端，并控制网络通带与阻带范围、通带内损耗、通带内回损；输出端采用频谱仪采样输入、输出射频信号，从而完成高频电源抑制比的评估。
优选的，所述DC输入网络在设计时，选择必须的一级LC滤波器，LC滤波器后级预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准。
优选的，所述AC输入网络在设计时，保证通带外的抑制度要大于40dB，选择两级LC滤波器，其中一级为CL高通滤波器，另一级为LC低通滤波器，两级LC滤波器后级预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准。
优选的，所述DC输入网络、AC输入网络都对阻抗和反射做可行性仿真和在板的调试，其中阻抗控制到50±1欧姆，并控制带内回损小于15dB。
本发明的优点是：
本发明为了克服线性稳压器高频电源抑制比测试方案的限制，设计了高可扩展性的输入信号网络，通过DC输入网络和AC输入网络将高频信号与直流信号耦合到稳压器输入端，并灵活控制网络通带与阻带范围、通带内损耗、通带内回损等。输出端采用频谱仪采样输入、输出射频信号，克服幅值极低信号的测量限制，从而完成高频电源抑制比的灵活、精准评估。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为电源抑制比测试方案原理图；
图2为业内通用电源抑制比测试方案一图；
图3为业内通用电源抑制比测试方案二图；
图4为本发明所述的高频电源抑制比测试方案图；
图5为本发明所述的DC输入网络设计图；
图6为本发明所述的AC输入网络设计图；
图7为本发明所述的AC输入网络阻抗仿真图；
图8为本发明所述的DC输入网络实施图；
图9为本发明所述的DC输入网络低通特性实测图；
图10为本发明所述的AC输入网络方案1实施图；
图11为本发明所述的输入网络方案1阻抗实测图；
图12为本发明所述的AC输入网络方案2实施图；
图13为本发明所述的AC输入网络方案2带通特性实测图；
图14为本发明所述的AC输入网络方案2阻抗实测图。
具体实施方式
本发明提出的一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，为了克服线性稳压器高频电源抑制比测试方案的限制，设计了高可扩展性的输入信号网络，如图4所示，通过DC输入网络和AC输入网络将高频信号与直流信号耦合到稳压器输入端，并灵活控制网络通带与阻带范围、通带内损耗、通带内回损等。输出端采用频谱仪采样输入、输出射频信号，克服幅值极低信号的测量限制，从而完成高频电源抑制比的灵活、精准评估。
首先，对DC输入网络设计时，注意DC输入网络必须是通低频，抑制所测高频的，故可选择必须的一级LC滤波器，构件一个简单的L型滤波器，并在LC滤波器预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准，如图5所示。
然后，对AC输入网络设计时，注意AC输入网络必须是所测高频带的带通滤波器，且要保证通带外的抑制度尽量做大，理论上要大于40dB，故可选择两级LC滤波器，其中一级为CL高通滤波器，另一级为LC低通滤波器，并在两级LC滤波器后级预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准，如图6所示。
最后，所述DC输入网络、AC输入网络都要对阻抗和反射做可行性仿真和在板的调试，其中阻抗尽量控制到50±1欧姆，如图7所示，为AC输入网络的阻抗仿真结果，并控制带内回损小于15dB。
实施例1
假设宽频带线性稳压器的高频点抑制需求为小于-30dB@1GHz，那么对电源抑制比测试的具体实施方式可以表述为：
步骤1，设计 DC输入网络，低通LC网络分别取值为1nH,4.7nF；π型网络根据实测结果为两个对地电容，1nF和20pF，如图8所示。
通过对带内损耗和带外抑制度的实测，DC网络低通特性如图9所示，通带带宽约为200KHz，带内损耗仅0.125dB；阻带在大于10MHz范围抑制度为-50dB，在高频点大于1GHz后，抑制度均大于59dB，能很好的抑制高频信号。
步骤2，设计 AC输入网络，具体实施方案有两种，方案1中，高通CL网络分贝取值为10pF,100nH，低通LC网络分别取值为4.7nH,1pF；π型网络根据实测结果为一个串联电感1nH和一个对地电容1pF，如图10所示。
通过对带内损耗和带外抑制度的实测，通带带宽约为250MHz~1.82GHz，带内损耗小于1dB；低频阻带6MHz~20MHz,抑制度大于30dB，0Hz~6MHz,抑制度大于50dB，高频阻带大于1.9GHz,抑制度大于30dB，很好低满足高频1GHz电源抑制比的测试场景需求。
另外还需关注通带内高频（1G~1.8GHz）阻抗状态，如图11所示，阻抗在50ohm附近，通过板级调试匹配还可继续优化。
AC输入网络方案2中，高通CL网络分贝取值为10pF,100nH，低通LC网络分别取值为4.7nH,1pF；π型网络根据实测可完全删除，抑制度和通带损耗与方案1略有差异如图12所示。
通过对带内损耗和带外抑制度的实测，AC网络的带通特性如图13所示，通带带宽约为250MHz~2.3GHz，带内损耗小于1dB；低频阻带6MHz~20MHz,抑制度大于30dB，0Hz~6MHz,抑制度大于50dB，高频阻带大于2.4GHz,抑制度大于30dB，很好低满足高频1GHz电源抑制比的测试场景需求。
另外还需关注通带内高频（1G~2GHz）阻抗状态，如图14所示，阻抗在50ohm附近，通过板级调试匹配还可继续优化。
步骤3，按照步骤2中所述的输入网络搭建平台进行测试，并在AC信号输入线性稳压器前读取下频谱仪幅值大小，然后将合路信号接入输入端，读取稳压器输出端口的AC信号幅值大小，计算当前频点的出电源抑制比，其他频点重复以上步骤操作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，其特征在于，设计高可扩展性的DC输入网络和AC输入网络，通过DC输入网络和AC输入网络将高频信号与直流信号耦合到稳压器输入端，并控制网络通带与阻带范围、通带内损耗、通带内回损；输出端采用频谱仪采样输入、输出射频信号，从而完成高频电源抑制比的评估。
2.根据权利要求1所述的宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，其特征在于，所述DC输入网络在设计时，选择必须的一级LC滤波器，LC滤波器后级预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准。
3.根据权利要求2所述的宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，其特征在于，所述AC输入网络在设计时，保证通带外的抑制度要大于40dB，选择两级LC滤波器，其中一级为CL高通滤波器，另一级为LC低通滤波器，两级LC滤波器后级预留一个π型匹配网络，用于对带宽和阻抗调试，π型匹配网络位置的上件形式，以最后板级调试结果为准。
4.根据权利要求3所述的宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法，其特征在于，所述DC输入网络、AC输入网络都对阻抗和反射做可行性仿真和在板的调试，其中阻抗控制到50±1欧姆，并控制带内回损小于15dB。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211062761.0A CN115407228A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211062761.0A CN115407228A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115407228A true CN115407228A (zh) | 2022-11-29 |
Family
ID=84163787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211062761.0A Pending CN115407228A (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115407228A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116338509A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-27 | 武汉芯必达微电子有限公司 | 用于快速变化的电源信号的测试方法及测试电路 |
-
2022
- 2022-08-31 CN CN202211062761.0A patent/CN115407228A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116338509A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-06-27 | 武汉芯必达微电子有限公司 | 用于快速变化的电源信号的测试方法及测试电路 |
| CN116338509B (zh) * | 2023-03-20 | 2023-08-29 | 武汉芯必达微电子有限公司 | 用于快速变化的电源信号的测试方法及测试电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2649727A2 (en) | Mems tunable notch filter frequency automatic control loop systems and methods | |
| US10009048B2 (en) | High-frequency circuit and transmission and reception circuit using high-frequency circuit | |
| CN110572024A (zh) | 一种emi电源滤波器 | |
| US7005941B2 (en) | High-frequency coupler | |
| CN115407228A (zh) | 一种宽频带线性稳压器高频电源抑制比测量方法 | |
| CN102723960B (zh) | 一种电调谐的射频信号预选器 | |
| CN214507025U (zh) | 一种大功率射频滤波器 | |
| CN213186061U (zh) | 数字调谐带通滤波电路和滤波器 | |
| CN105322907A (zh) | 一种双工滤波器电路及实现方法 | |
| CN114337553A (zh) | 一种被动式射频开关电路、射频控制系统及其控制方法 | |
| Shen et al. | Design and implementation of analog flat bandpass filter | |
| CN211239807U (zh) | 一种信号合成装置 | |
| CN101079604B (zh) | 一种高性能射频线性相位集总参数滤波器及其制造方法 | |
| CN201039095Y (zh) | 一种高性能射频线性相位集总参数滤波器 | |
| US20050094753A1 (en) | Method and device for setting a filter | |
| CN220511089U (zh) | 一种多段跳频滤波器 | |
| RU209339U1 (ru) | Устройство фильтрации гармоник | |
| Liberman et al. | Hybrid Filter Banks with Overlapping Passbands | |
| Fei et al. | The electromagnetic pulse effect injection experiment and simulation modeling analysis of band-pass filter | |
| CN111505470B (zh) | 一种关于局放测试中的大功率电源滤波器 | |
| CN215072379U (zh) | 超宽带快速本振模块 | |
| CN110707402B (zh) | 一种传输响应可重构的耦合线内部加载型低通和带阻微波传输线滤波器 | |
| CN107238795B (zh) | 一种小型集成化ytf非线性特性测试系统及方法 | |
| US10491185B2 (en) | Filter arrangement with compensation of poor electrical ground | |
| JP4038674B2 (ja) | 電圧制御フィルタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |