高速電路設(shè)計(jì)：電源紋波和噪聲

DC/DC電源電路具有功耗低，功率高的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于DC/DC電路轉(zhuǎn)換通過開關(guān)方式完成，造成不可避免的噪聲引入，具體為電源電路的紋波和噪聲。

在高速電路設(shè)計(jì)中，高端芯片往往對電源的紋波和噪聲有比較嚴(yán)格的要求，一般要求電源紋波控制在電源電壓的1%之內(nèi)，而噪聲應(yīng)限制在電源電壓的3%-5%之內(nèi)。對DC/DC電源而言，雖然效率比LDO更高，但由于其工作依賴不斷開關(guān)的MOSFET，導(dǎo)致紋波和噪聲都相對較大。

紋波和噪聲都是電源的波動(dòng)。

紋波：?電源波動(dòng)中的低頻成分，一般低于5MHz，產(chǎn)生原因?yàn)镸OSFET的開關(guān)動(dòng)作。

噪聲：?電源波動(dòng)中的高頻成分，一般高于5MHz，且成分較復(fù)雜，一般包括MOSFET的開關(guān)噪聲、白噪聲，以及周圍信號的干擾等

對于紋波和噪聲的消除方法，常見的有吸收式濾波和反射式濾波：

吸收式濾波：吸收式濾波有電容和電容電路構(gòu)成，可以將噪聲徹底消除。

反射式濾波:由π，T或L或LC濾波電路組成，其原理是使直流信號無衰減的通過濾波電路，而頻率較高的紋波和噪聲則被返回至源端。利用了濾波電路的阻抗失配達(dá)成濾波效果。其特點(diǎn)是濾波電路并不能將噪聲完全消除，干擾仍然存在于電路中。根據(jù)源端阻抗和負(fù)載端阻抗的不同，有以下四種反射式濾波電路可供選擇。DC/DC電路中常用(a)和(c).

由于LC濾波電路的濾波原理是反射，干擾仍會(huì)存在于電路中，因此為避免這些干擾對其他電路的影響，需要采取其他一些措施：

增加濾波電容。單純的電容和磁珠都具有將噪聲完全濾除噪聲的作用。

如上圖所示，為減小輸入端電源電路的干擾對電源電路的影響，需在A處放置電源濾波電路，其效果是將干擾反射回3.3V電源平面，而為避免反射的這些干擾對其他3.3V器件的影響，要在B處放置若干濾波電容。

將磁珠串聯(lián)在LC濾波電路上，利用磁珠吸收電源干擾。如下圖所示

這樣既發(fā)揮了LC濾波電路的反射功能，又充分利用了磁珠對紋波和噪聲等干擾的吸收功能。

審核編輯：湯梓紅