ADI電源噪聲測試方案

一、測試目標(biāo)與適用場景

本方案適用于 ADI 全系列電源產(chǎn)品（包括 DC-DC 轉(zhuǎn)換器、LDO 穩(wěn)壓器、μModule 模塊等），核心目標(biāo)是：

1. 量化電源輸出的紋波噪聲、相位噪聲等關(guān)鍵指標(biāo)，驗證是否滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（ADC/DAC）、RF 收發(fā)器等噪聲敏感型器件的供電要求；

2. 評估電源在不同負(fù)載、輸入電壓下的噪聲穩(wěn)定性；

3. 驗證噪聲抑制方案（如濾波、LDO 后置穩(wěn)壓）的有效性；

4. 為信號鏈系統(tǒng)設(shè)計提供電源噪聲兼容依據(jù)，避免 SNR、SFDR 等核心性能下降。

二、核心測試參數(shù)定義（參考 ADI 官方標(biāo)準(zhǔn)）

1. 輸出紋波與開關(guān)瞬變

定義：輸出紋波是與開關(guān)頻率同步的殘余交流電壓（基頻 + 諧波），開關(guān)瞬變?yōu)殚_關(guān)轉(zhuǎn)換時的高頻振蕩（峰峰值表征）；

單位：mV p-p（峰峰值），低噪聲場景需精確至 μV 級；

影響：高速 ADC 的 SNR 會隨紋波增大而顯著下降（如 AD9208 在 1MHz 紋波下 SNR 從 56.8 dBFS 降至 51.7 dBFS）。

2. 相位噪聲（SSB PN）

定義：單邊帶相位噪聲，表征電源噪聲耦合至?xí)r鐘 / LO 信號的頻率穩(wěn)定性影響，公式為：

SSBPN=10×log(載波功率邊帶功率密度)(dBc/Hz)

關(guān)鍵場景：ADRV9009 等 RF 收發(fā)器的本振穩(wěn)定性直接依賴電源相位噪聲抑制。

3. 電源抑制比（PSRR）

定義：器件衰減電源引腳噪聲的能力，交流 PSRR 計算公式為：

ACPSRR(dB)=20log(誤差雜散注入紋波)

測試重點：10kHz~100MHz 頻率范圍內(nèi)的抑制能力，如 AD9213 的 1.0V AVDD 軌 PSRR 需≥40dB。

4. 電源調(diào)制比（PSMR）

定義：RF 載波場景下電源噪聲的調(diào)制靈敏度，公式為：

PSMR(dB)=20log(調(diào)制雜散注入紋波)

適用場景：AD9175 等高速 DAC 的載波邊帶雜散控制，直接影響通信系統(tǒng)的鄰道抑制能力。

三、測試設(shè)備選型與配置

四、詳細(xì)測試流程

（一）時域測試：輸出紋波與開關(guān)瞬變測量

測試準(zhǔn)備：

電源按典型應(yīng)用電路連接，負(fù)載電阻匹配實際場景（如 1kΩ~2kΩ）；

示波器設(shè)置：交流耦合、20MHz 或 500MHz 帶寬（高頻噪聲測試需全帶寬），采樣時長≥1ms。

探測方法（關(guān)鍵防干擾步驟）：

禁用長接地引線，采用 “尖端 + 管體” 接地法，探測點直接焊接至輸出電容兩端；

優(yōu)選 50Ω 同軸電纜端接測量，串聯(lián)隔直電容（1μF/16V）避免直流負(fù)載效應(yīng)，如圖 9 所示較佳探測方案；

對比測試：分別測量開關(guān)節(jié)點與輸出端波形，分離紋波與開關(guān)瞬變成分。

數(shù)據(jù)記錄：

讀取峰峰值紋波（Vpp）、紋波頻率（與開關(guān)頻率一致性）；

記錄不同負(fù)載電流（0~ 額定值）下的紋波變化曲線。

（二）頻域測試：相位噪聲與頻譜分布

相位噪聲測量：

連接頻譜分析儀至電源輸出端，設(shè)置載波頻率（如 ADRV9009 的 LO 頻率），偏移頻率范圍 1kHz~1MHz；

啟用 SSB 相位噪聲計算功能，記錄 10kHz、100kHz、1MHz 偏移處的 dBc/Hz 值；

對比測試：分別測量帶展頻（SSFM）與不帶展頻的電源相位噪聲差異（參考 LTM8063 應(yīng)用案例）。

噪聲頻譜分析：

頻譜分析儀設(shè)置：分辨率帶寬（RBW）=1kHz，視頻帶寬（VBW）=10Hz；

記錄基波開關(guān)頻率及其諧波的噪聲峰值，重點關(guān)注 1MHz 以上高頻噪聲分布。

（三）PSRR 與 PSMR 測試

測試配置（參考圖 5 標(biāo)準(zhǔn)框圖）：

電源輸入端串聯(lián)注入網(wǎng)絡(luò)，信號發(fā)生器注入 1kHz~100MHz 正弦波紋波（幅度 1mV~100mV p-p）；

負(fù)載端連接目標(biāo)器件（如 AD9211 ADC、AD9175 DAC），采集器件輸出頻譜。

PSRR 計算：

測量注入紋波幅度（Vin）與輸出頻譜中誤差雜散幅度（Vout），代入公式計算 AC PSRR；

繪制頻率 - PSRR 曲線，驗證 1MHz 處 PSRR 是否≥40dB（高速 ADC 典型要求）。

PSMR 計算：

設(shè)定 RF 載波頻率（如 100MHz、1.8GHz），注入固定頻率紋波（如 10MHz）；

測量載波邊帶雜散幅度，代入公式計算 PSMR，確保滿足器件閾值要求（如 AD9175 在 1.8GHz 載波下 PSMR≥20.9dB）。

（四）噪聲抑制方案驗證

濾波方案測試：

輸出端添加 LC 低通濾波器（截止頻率 1MHz），重復(fù)上述紋波與頻譜測試；

對比濾波前后高頻噪聲（>1MHz）衰減效果，要求衰減≥20dB。

LDO 后置穩(wěn)壓驗證：

在電源輸出端級聯(lián) ADP1764 LDO，測量輸出本底噪聲；

重點驗證 10kHz 以下低頻噪聲抑制（針對 SSFM 技術(shù)產(chǎn)生的低頻噪聲峰值）。

五、測試判據(jù)與數(shù)據(jù)報告

1. 合格判據(jù)（基于 ADI 器件要求）

2. 報告內(nèi)容

測試設(shè)備型號、環(huán)境條件（溫度 25℃、濕度 40%~60%）；

時域 / 頻域測試波形圖、頻譜圖、相位噪聲曲線；

不同負(fù)載 / 輸入電壓下的參數(shù)對比表；

噪聲抑制方案的效果驗證數(shù)據(jù)；

結(jié)論與改進(jìn)建議（如增加電容倍增器電路）。

六、關(guān)鍵注意事項

1. 接地優(yōu)化：測試系統(tǒng)單點接地，避免接地環(huán)路引入干擾，示波器接地引線長度≤1cm；

2. 探頭校準(zhǔn)：測試前用示波器校準(zhǔn)信號校準(zhǔn)探頭，確保幅度精度；

3. 環(huán)境屏蔽：高頻測試時使用屏蔽箱，避免外部 EMI 干擾（尤其是相位噪聲與 PSMR 測試）；

4. 器件預(yù)熱：電源與負(fù)載器件預(yù)熱 30 分鐘后開始測試，確保性能穩(wěn)定。

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