电源完整性总结

1、 电源系统噪声余量分析

绝大多数芯片都会给出一个正常工作的电压范围，这个值通常是±5%，。老式的稳压芯片的输出电压精度通常是±2.5%，因此电源噪声的峰值幅度不应超过±2.5%。精 度是有条件的，包括负载情况，工作温度等限制，因此要有余量。

电源噪声余量计算

比如芯片正常工作电压范围为3.13V 到3.47V 之间，稳压芯片标称输出3.3V。安装到电路板上后，稳压芯片输出3.36V。那么容许电压变化范围为3.47-3.36=0.11V=110mV。稳压芯片输出精度±1%，即±3.363*1%=±33.6 mV。电源噪声余量为110-33.6=76.4 mV。

2、 电源噪声是如何产生

第一， 稳压电源芯片本身的输出并不是恒定的，会有一定的波纹。

第二，稳压电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。稳压电源芯片通过感知其

输出电压的变化，调整其输出电流，从而把输出电压调整回额定输出值。

第三，负载瞬态电流在电源路径阻抗和地路径阻抗上产生的压降，，引脚及焊盘本身

也会有寄生电感存在，瞬态电流流经此路径必然产生压降，因此负载芯片电源引脚处的电压会随着瞬态电流的变化而波动，这就是阻抗产生的电源噪声。

3、 电容退耦

采用电容退耦是解决电源噪声问题的主要方法。这种方法对提高瞬态电流的响应速度，降低电源分配系统的阻抗都非常有效。

3.1、从储能的角度来说明电容退耦原理

当负载电流不变时，其电流由稳压电源部分提供，即图中的I0，方向如图所示。此时电容两端电压与负载两端电压一致，电流Ic 为0，电容两端存储相当数量的电荷，其电荷数量和电容量有关。当负载瞬态电流发生变化时，由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快，必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化，因此，电流I0 不会马上满足负载瞬态电流要求，因此负载芯片电压会降低。但是由于电容电压与负载电压相同，因此电容两端存在电压变化。对于电容来说电压变化必然产生电流，此时电容对负载放电，电流Ic 不再为0，为负载芯片提供电流。只要电容量C 足够大，只需很小的电压变化，电容就可以提供足够大的电流，满足负载态电流的要求。

相当于电容预先存储了一部分电能，在负载需要的时候释放出来，即电容是储能元件。储能电容的存在使负载消耗的能量得到快速补充，因此保证了负载两端电压不至于有太大变