通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娫磁月窞V波消除噪聲

如果敏感的模擬系統(tǒng)采用一個(gè)電源供電，而沒(méi)有足夠的旁路來(lái)消除噪聲，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能意外下降。本應(yīng)用筆記深入探討了克服這一障礙的合適技術(shù)。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后階段，您已將數(shù)字和模擬功能結(jié)合在一起。但是，由于來(lái)自數(shù)字電路的噪聲，模擬功能（例如音頻放大器）的性能會(huì)下降。即使在采取常規(guī)預(yù)防措施（例如，分離模擬和數(shù)字接地、屏蔽）之后，也會(huì)發(fā)生這種情況。噪聲干擾問(wèn)題可能可以追溯到電源的耦合，有時(shí)即使使用單獨(dú)的線性穩(wěn)壓器也是如此。

60Hz AC電源噪聲一直是高增益音頻放大器系統(tǒng)的傳統(tǒng)問(wèn)題。專門定義了稱為電源抑制比（PSRR）的性能度量來(lái)解決此問(wèn)題。PSRR 定義為：

除60Hz外，還可以針對(duì)任何目標(biāo)頻率測(cè)量PSRR。電源耦合的干擾程度可以通過(guò)識(shí)別受影響系統(tǒng)的PSRR并測(cè)量干擾系統(tǒng)電源上的噪聲來(lái)量化。

以下示例顯示了如何通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娫磁月窞V波來(lái)消除噪聲干擾。圖1是IP語(yǔ)音（VoIP）公共廣播系統(tǒng)的功能框圖，該系統(tǒng)由用于發(fā)送公共公告的音頻放大器和用于顯示時(shí)間的數(shù)字時(shí)鐘組成。VoIP 名稱表示系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)供電。數(shù)字時(shí)鐘的LED數(shù)字由MAX7221 LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。音頻和數(shù)字時(shí)鐘電路組合后，從幾英尺外的揚(yáng)聲器可以聽到高音調(diào)的噪音。

圖1.VoIP 系統(tǒng)的電源。

在MAX7221的5V穩(wěn)壓電源上，數(shù)字噪聲的峰峰值為300mV，在大約12kHz的頻率下重復(fù)出現(xiàn)。這種噪聲是由4個(gè)LED數(shù)字的多路復(fù)用驅(qū)動(dòng)引起的。請(qǐng)注意，如果音頻和LED驅(qū)動(dòng)器電路使用單獨(dú)的電源，噪聲會(huì)消失。在12V輸入音頻系統(tǒng)電源上測(cè)得的噪聲很小。

三階LC π低通濾波器（LPF）用于分離音頻和數(shù)字電源，如圖2所示。使用1mH電感器并設(shè)置1kHz的轉(zhuǎn)折頻率，電容值計(jì)算如下：

施加此旁路電路后，高音調(diào)噪聲消失。

圖2.額外的 LPF 過(guò)濾。

類似的電源耦合測(cè)量和旁路濾波技術(shù)可以應(yīng)用于射頻（RF）或圖像捕獲系統(tǒng)。在RF系統(tǒng)中，發(fā)射器噪聲通常會(huì)降低接收器的性能;在圖像捕獲系統(tǒng)中，CMOS相機(jī)傳感器芯片的模擬電源對(duì)數(shù)字噪聲很敏感。旁路濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)能解決來(lái)自發(fā)射器功能模塊或與相機(jī)芯片相關(guān)的數(shù)字電路的噪聲。

審核編輯：郭婷