分享通過(guò)電源旁路濾波消除噪聲的技巧和應(yīng)用

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后階段會(huì)把數(shù)字功能和模擬功能組合在一起，這時(shí)，你會(huì)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(wèn)題。

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

對(duì)于高增益音頻放大器，60Hz交流電源噪聲是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中必需面對(duì)的問(wèn)題，電源抑制比(PSRR)既是針對(duì)這一問(wèn)題定義的一項(xiàng)規(guī)格。PSRR定義為：

PSRR指標(biāo)測(cè)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(guò)受影響系統(tǒng)的PSRR以及干擾系統(tǒng)的電源噪聲進(jìn)行評(píng)估。

以下示例說(shuō)明如何通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娫磁月窞V波來(lái)消除噪聲干擾，圖1所示為VoIP系統(tǒng)的功能框圖，由音頻放大器提供語(yǔ)音放大，一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘用于時(shí)間顯示。VoIP通過(guò)以太網(wǎng)供電。MAX7221 LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)字時(shí)鐘顯示。把音頻電路和數(shù)字時(shí)鐘電路混合在一起后，在幾英尺遠(yuǎn)的地方都可以從揚(yáng)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(dá)300mV，噪聲頻率大約為12kHz。這種噪聲是由于4個(gè)LED復(fù)用驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的。注意，如果音頻和LED驅(qū)動(dòng)電路采用單獨(dú)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(gè)三階LCπ型低通濾波器(LPF)，如圖2所示。選擇1mH電感，角頻率設(shè)置為1kHz，則電容計(jì)算公式如下：

同樣，電源耦合測(cè)量和電源旁路濾波也可應(yīng)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(huì)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(duì)數(shù)字噪聲非常敏感。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用旁路濾波，以消除發(fā)射電路或攝像頭相關(guān)的數(shù)字電路所產(chǎn)生的噪聲。