基于频域的改善电源噪声的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Method of improving power noise based on frequency domain

【技术实现步骤摘要】
基于频域的改善电源噪声的方法
本专利技术属于电子电路领域，具体涉及基于频域的改善电源噪声的方法。
技术介绍
在PCB(PrintedCircuitBoard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。
技术实现思路
鉴于以上存在的技术问题，本专利技术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。优选地，所述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的对应关系包括，电流噪声谱和电压噪声谱的能量峰在30KHz、60KHz、95KHz、140KHz和1MHz，对应30KHz-140KHz噪声最佳滤波电容容值是220uF，1MHz噪声最佳滤波电容容值是10uF。采用本专利技术具有如下的有益效果：摒弃现有技术中需要靠人力和经验主观判断的电源噪声改善方式，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。附图说明图1为本专利技术实施例的基于频域的改善电源噪声的方法步骤流程图；图2为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法的板极电源网络等效电路图；图3为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S30中数据格式的波形文件示意图；图4为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S40中电压噪声频谱图；图5为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S50中PCB电源网络频域阻抗曲线图；图6为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S60中电源网络电流噪声频谱分布示意图；图7为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S70中电压噪声和电流噪声频谱分布峰频点示意图；图8为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法S110中仿真链路优化前后对比示意图；图9为本专利技术具体实施例的基于频域的改善电源噪声的方法优化前后电压噪声对比波形图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参见图1，本专利技术公开了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，仿真得到增加或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。上述中，S90目的是在EDA软件中可方便的替换或增减最佳容值电容的数量和位置，并方便的提取S参数，而S参数用于S110中的ADS仿真链路中，如果S110仿真的时域噪声仍然效果不佳，则返回到S90，修改电容数量或位置等信息，重新提取S参数，再导入到S110的仿真链路中仿真，直到时域噪声最佳，为一个循环的过程。有益效果在于，用EDA软件仿真得出结论较快，无需再pcb实物上依次焊接电容来尝试。实施例2在S10中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，板极电源网络等效电路图参见图2。S20中，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；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。所需的最小的存储深度L与电源噪声频谱最低频率有如下关系，最低频率是10KHz，需满足1/(L/X)≤10KHz，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于频域的改善电源噪声的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS10，确定板极电源网络上电源噪声超标的芯片；/nS20，设置示波器的采样率和存储深度；/nS30，保存噪声测试波形为数据格式；/nS40，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；/nS50，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；/nS60，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；/nS70，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；/nS80，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；/nS90，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；/nS100，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；/nS110，在EDA软件的ADS中搭建仿真链路，仿真得到增加或替换电容后的时域电压噪声；/nS120，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。/n

【技术特征摘要】
1.基于频域的改善电源噪声的方法，其特征在于，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，仿真得到增加或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。


2.如权利要求1所述的基于频域的改善电源噪声的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑夏威，张利强，熊伟，裘水军，裴敏，梁接明，
申请(专利权)人：蔚复来浙江科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33