電源紋波通常指疊加在直流輸出上的周期性交流分量，以及隨機(jī)的寬帶噪聲。本文將深入探討電源紋波如何通過(guò)傳導(dǎo)、輻射及PSRR（電源抑制比）有限等路徑，劣化精密測(cè)量?jī)x器的精度和信噪比（SNR）。

一、電源紋波的來(lái)源和特性

開(kāi)關(guān)電源紋波

特點(diǎn)：包含高頻開(kāi)關(guān)頻率基波（通常50kHz~5MHz）及其諧波，以及由于電感電流紋波導(dǎo)致的尖峰。

形態(tài)：通常呈鋸齒波或帶有高頻阻尼振蕩的方波毛刺。如圖：

工頻干擾

特點(diǎn)：50Hz/60Hz及其倍頻，主要來(lái)源于市電耦合或地環(huán)路引入。

形態(tài)：正弦波或畸變正弦波。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

特點(diǎn)：當(dāng)內(nèi)部數(shù)字電路（如FPGA、MCU）或射頻功放瞬間抽取大電流時(shí)，電源反饋環(huán)路響應(yīng)滯后產(chǎn)生的電壓跌落與過(guò)沖。

二、作用機(jī)理：紋波如何“污染”信號(hào)

有限電源抑制比

如圖，精密運(yùn)放AD823AARZ-R7的PSRR頻率特性曲線。

曲線顯示在低頻（<100Hz）時(shí)PSRR可達(dá)90dB，隨著頻率升高（>10kHz），PSRR急劇下降至60dB。這表明高頻紋波即使幅度很小，也可能等效為較大誤差。

所以，高頻時(shí)等效輸入噪聲從 0.316μV 變?yōu)?10μV，放大了約31.6倍。

串?dāng)_與地彈

在混合信號(hào)系統(tǒng)中，數(shù)字部分的瞬態(tài)電流通過(guò)共享的電源平面或地平面阻抗，產(chǎn)生噪聲電壓。這種噪聲通過(guò)電容耦合或公共阻抗耦合進(jìn)入模擬前端。

三、抑制策略與工程實(shí)踐

電源架構(gòu)優(yōu)化

采用 “開(kāi)關(guān)電源 + 低壓差線性穩(wěn)壓器” 的級(jí)聯(lián)架構(gòu)是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。第一級(jí)采用效率高的DC-DC架構(gòu)，第二級(jí)采用PSRR高的LDO，濾除DC-DC的殘余紋波。

濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在電源軌進(jìn)入精密模擬器件之前，構(gòu)建Π型濾波器（可用磁珠加電容構(gòu)建）。

PCB布局要求

1) 分區(qū)隔離：嚴(yán)格區(qū)分模擬電源平面（AVCC）和數(shù)字電源平面（DVCC）。兩者在源端（LDO輸出端）通過(guò)0Ω電阻或磁珠單點(diǎn)連接。

2) Kelvin連接：對(duì)于基準(zhǔn)源和高精度ADC，采用開(kāi)爾文（Kelvin）連接法，即電源的反饋采樣點(diǎn)必須取自負(fù)載端，而非LDO輸出端，以補(bǔ)償PCB走線上的壓降。

3) 回路最小化：去耦電容必須緊貼芯片電源引腳，且電容的地端應(yīng)通過(guò)過(guò)孔直接連接至低阻抗地平面，減小寄生電感。

針對(duì)由于開(kāi)關(guān)電源帶來(lái)的紋波，改善后近似一條干凈的直線。