[发明专利]基于频域的改善电源噪声的方法

说明书

本发明公开了基于频域的改善电源噪声的方法，包括以下步骤：确定板极电源网络上电源噪声超标的芯片；设置示波器的采样率和存储深度；保存噪声测试波形为数据格式；对数据格式的波形文件进行离散傅里叶变换，得到电压噪声的频谱分布；提取PCB电源网络的S参数文件，得到频域阻抗曲线；计算电源网络的电流噪声频谱分布；根据电压噪声频谱分布曲线和电流噪声频谱分布曲线，找到频谱分布的峰频点；确定对应滤波效果最佳的电容容值；在EDA软件界面下增加或替换最佳的电容容值。本发明通过分析电压噪声和电流噪声的频谱分布，能精准的确定所需增加或替换的滤波电容的容值，同时通过仿真手段能快速高效的确定电容数量和最佳位置。

技术领域

本发明属于电子电路领域，具体涉及基于频域的改善电源噪声的方法。

背景技术

在PCB(Printed Circuit Board印制电路板)实际应用中，供电电源的电压并不是恒定的，会由于自身电路设计，负载芯片电流变化等因素产生电压波动，称之为电源噪声。通过在板级电源网络上并联电容减少电源噪声，称之为电源滤波。

针对PCB上电源噪声超标的问题，常规解决方法有两种，一种是尝试在PCB的不同位置焊接(增加或替换)不同容值，不同数量的电容,实测电源噪声是否有改善，直至电源噪声满足要求；另一种是记录下新增或替换电容的容值和位置，改版时在原理图和PCB设计文件中落地。不同容值的电容只对特定频段的噪声有效，且有效频段会随放置的位置不同而变化，所以现有的方法需要遍历电容的容值，数量和位置，缺乏针对性，且工作量巨大；有效性主要取决于工程师的经验，不具备可复制性。

发明内容

鉴于以上存在的技术问题，本发明用于提供基于频域的改善电源噪声的方法，包括以下步骤：

S10，确定板极电源网络上电源噪声超标的芯片；

S20，设置示波器的采样率和存储深度；

S30，保存噪声测试波形为数据格式；

S40，对数据格式的波形文件进行离散傅里叶变换，得到电压噪声的频谱分布；

S50，利用EDA软件提取PCB电源网络的S参数文件，得到频域阻抗曲线；

S60，利用频域公式I(f)＝(U(f))/(Z(f))计算电源网络的电流噪声频谱分布；

S70，根据电压噪声频谱分布曲线和电流噪声频谱分布曲线，找到频谱分布的峰频点；

S80，根据找到的频谱峰频点，确定对应滤波效果最佳的电容容值；

S90，在EDA软件界面下增加或替换最佳的电容容值，并提取相应的板极S参数；

S100，将S60获取的电源电流噪声频谱进行逆傅里叶变换，得到时域电流噪声文件；

S110，在EDA软件的ADS中搭建仿真链路，仿真得到增加活替换电容后的时域电压噪声；

S120，通过仿真得到最优改善方案，焊接到PCB上进行实测验证，验证合格后即完成电源噪声的改善。

优选地，所述确定板极电源网络上电源噪声超标的芯片为，用示波器测试每个负载芯片电源和地管脚之间的电源噪声，和芯片手册的要求进行比对，确定超标的芯片。

优选地，所述设置示波器的采样率，采样率记为X，数值设置为大于等于电源噪声的最大频率，采样率单位为S/s，即每秒采样一个点。

优选地，所述设置示波器的存储深度，存储深度记为L，为示波器保存波形时存储的采样点数量，单位为S，L＝X/Y，其中，Y为电源噪声频谱的最低频率。

优选地，所述EDA软件包括POWERSI或OPI。