電源芯片PSRR測量方法與步驟

PSRR概述

在電子設備中，?電源的穩定性很重要，電源對紋波噪聲的抑制能力也同樣重要。用來描述對電源紋波噪聲的抑制能力，通常用電源抑制比(Power Supply Rejection Ratio)來表征，它是衡量電源供應的穩定性和對干擾的抑制能力的重要參數。是經常在電子放大器（特別是運算放大器?）或穩壓器等規格書出現的參數。

電源抑制比（Power Supply Rejection Ratio）簡稱PSRR，它以電源輸入紋波和輸出紋波的對數比來計算，單位為分貝（dB），其計算公式為：

其中Vripple（in）是輸入端的紋波，Vripple（out）是輸出端的紋波。

*絕大多數情況使用Vripple（in）/Vripple（out）來計算，此時PSRR為正值；如果使用Vripple（out）/Vripple（in）來計算，此時PSRR為負值。

PSRR測試應用

PSRR在電源管理芯片（PMIC）中應用廣泛，覆蓋包括電源穩壓器、放大器等器件或電路的性能評估。尤其在當今典型的系統為處理器（如GPUs, SoCs, FPGAs）、高速串行接口（如SerDes，PCIe，USB）、高速并行數據（如DDR、LPDDR、GDDR）以及多路電源同時工作的需要穩定電源供應且對電源干擾抑制力較高的低壓供電場景中，電源軌上的紋波噪聲來自于電源的開關噪聲和諧波、數字信號串擾、時鐘耦合等諸多因素，系統對信號很敏感，如果電源對紋波噪聲的抑制能力不夠，會直接導致信號抖動、產生誤碼、影響系統穩定性并導致系統效率降低。

如下圖為一款用于人工智能（AI）的存儲器LPDDR，其工作電壓已低至0.5V，預留給電源的紋波噪聲裕量越來越小。

圖一、LPDDR 工作電壓，圖片來自網絡

鑒于其低電壓的電源需求及高吞吐量的特性，要保障其持續運行在高算力的AI應用場景下，高穩定且對紋波噪聲高抑制能力的電源供應是必要的保障，如果電源紋波噪聲抑制能力不夠，系統會存在如下風險：

●? a）紋波噪聲抑制力差直接影響電源的優化，降低系統的能效；

●??b) 電源微小的紋波噪聲可能導致芯片數據失真或芯片算法錯誤，影響芯片算法的可靠性和準確性；

●??c)在處理射頻信號以實現通信或感知功能的應用中，影響通信質量并可能導致感知錯誤等問題

因此，對該場景下的電源紋波噪聲抑制能力就變得愈發重要。

使用泰克示波器PSRR應用軟件對DUT電源輸入端與輸出端紋波做測試分析即可快速繪制PSRR曲線。

推薦使用泰克Mainstream系列低本底噪聲及高分辨率的示波器系統做準確測試，連接如下圖示：

圖二、PSRR測試連接示意圖

●?通過示波器的AFG注入特定掃頻信號至線性注入器后引入到DUT；

●?通過示波器系統分別測試DUT電源輸入端輸出端紋波；

●?通過示波器PSRR功能實現PSRR值的計算、數據記錄及曲線繪制。

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圖三、PSRR測試推薦配置

圖四、PSRR動態測試范圍驗證（注入幅度100mv，頻率100Hz-1MHz，被測物:150dB衰減器）

圖五 PSRR動態測試范圍驗證（注入幅度100mv，頻率1MHz-50MHz，被測物:150dB衰減器）

圖六、PSRR實測效果圖

審核編輯：黃飛