系統設計的最后階段會(huì )把數字功能和模擬功能組合在一起,這時(shí),你會(huì )發(fā)現模擬電路的性能(如音頻放大的效果)由于數字干擾而下降。即使采用了常規的防范措施(如模擬地與數字地的隔離、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)即使采用獨立的線(xiàn)性穩壓器供電,同樣也會(huì )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設計中必需面對的問(wèn)題,電源抑制比(PSRR)既是針對這一問(wèn)題定義的一項規格。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(guò)受影響系統的PSRR以及干擾系統的電源噪聲進(jìn)行評估。
以下示例說(shuō)明如何通過(guò)適當的電源旁路濾波來(lái)消除噪聲干擾,圖1所示為VoIP系統的功能框圖,由音頻放大器提供語(yǔ)音放大,一個(gè)數字時(shí)鐘用于時(shí)間顯示。VoIP通過(guò)以太網(wǎng)供電。MAX7221 LED驅動(dòng)器驅動(dòng)數字時(shí)鐘顯示。把音頻電路和數字時(shí)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(tīng)到高頻噪音。

在MAX7221的5V穩壓電源上,數字噪聲峰-峰值可達300mV,噪聲頻率大約為12kHz。這種噪聲是由于4個(gè)LED復用驅動(dòng)產(chǎn)生的。注意,如果音頻和LED驅動(dòng)電路采用單獨電源供電,該噪音即可消失。在音頻系統的12V輸入電源上只有非常低的噪聲。
在音頻和數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。在射頻系統中,發(fā)射端噪聲往往會(huì )降低接收端性能;在圖像采集系統中,CMOS攝像頭傳感器采用模擬電源供電,它對數字噪聲非常敏感。設計時(shí)應采用旁路濾波,以消除發(fā)射電路或攝像頭相關(guān)的數字電路所產(chǎn)生的噪聲。 |