分享通過電源旁路濾波消除噪聲的技巧和應用

系統(tǒng)設計的最后階段會把數(shù)字功能和模擬功能組合在一起，這時，你會發(fā)現(xiàn)模擬電路的性能(如音頻放大的效果)由于數(shù)字干擾而下降。即使采用了常規(guī)的防范措施(如模擬地與數(shù)字地的隔離、屏蔽)也不能完全避免噪聲問題。

這種噪聲干擾可以追溯到電源耦合，有時即使采用獨立的線性穩(wěn)壓器供電，同樣也會存在電源干擾。

對于高增益音頻放大器，60Hz交流電源噪聲是傳統(tǒng)設計中必需面對的問題，電源抑制比(PSRR)既是針對這一問題定義的一項規(guī)格。PSRR定義為：

PSRR指標測試中還包含除60Hz以外的任何干擾頻率，電源耦合的干擾程度可以通過受影響系統(tǒng)的PSRR以及干擾系統(tǒng)的電源噪聲進行評估。

以下示例說明如何通過適當?shù)碾娫磁月窞V波來消除噪聲干擾，圖1所示為VoIP系統(tǒng)的功能框圖，由音頻放大器提供語音放大，一個數(shù)字時鐘用于時間顯示。VoIP通過以太網(wǎng)供電。MAX7221 LED驅(qū)動器驅(qū)動數(shù)字時鐘顯示。把音頻電路和數(shù)字時鐘電路混合在一起后，在幾英尺遠的地方都可以從揚聲器聽到高頻噪音。

在MAX7221的5V穩(wěn)壓電源上，數(shù)字噪聲峰-峰值可達300mV，噪聲頻率大約為12kHz。這種噪聲是由于4個LED復用驅(qū)動產(chǎn)生的。注意，如果音頻和LED驅(qū)動電路采用單獨電源供電，該噪音即可消失。在音頻系統(tǒng)的12V輸入電源上只有非常低的噪聲。

在音頻和數(shù)字電源分別采用一個三階LCπ型低通濾波器(LPF)，如圖2所示。選擇1mH電感，角頻率設置為1kHz，則電容計算公式如下：

同樣，電源耦合測量和電源旁路濾波也可應用到射頻(RF)或圖像采集系統(tǒng)。在射頻系統(tǒng)中，發(fā)射端噪聲往往會降低接收端性能；在圖像采集系統(tǒng)中，CMOS攝像頭傳感器采用模擬電源供電，它對數(shù)字噪聲非常敏感。設計時應采用旁路濾波，以消除發(fā)射電路或攝像頭相關的數(shù)字電路所產(chǎn)生的噪聲。