ADI电源噪声测试方案

一、测试目标与适用场景

本方案适用于 ADI 全系列电源产品（包括 DC-DC 转换器、LDO 稳压器、μModule 模块等），核心目标是：

1. 量化电源输出的纹波噪声、相位噪声等关键指标，验证是否满足数据转换器（ADC/DAC）、RF 收发器等噪声敏感型器件的供电要求；

2. 评估电源在不同负载、输入电压下的噪声稳定性；

3. 验证噪声抑制方案（如滤波、LDO 后置稳压）的有效性；

4. 为信号链系统设计提供电源噪声兼容依据，避免 SNR、SFDR 等核心性能下降。

二、核心测试参数定义（参考 ADI 官方标准）

1. 输出纹波与开关瞬变

定义：输出纹波是与开关频率同步的残余交流电压（基频 + 谐波），开关瞬变为开关转换时的高频振荡（峰峰值表征）；

单位：mV p-p（峰峰值），低噪声场景需精确至 μV 级；

影响：高速 ADC 的 SNR 会随纹波增大而显著下降（如 AD9208 在 1MHz 纹波下 SNR 从 56.8 dBFS 降至 51.7 dBFS）。

2. 相位噪声（SSB PN）

定义：单边带相位噪声，表征电源噪声耦合至时钟 / LO 信号的频率稳定性影响，公式为：

SSBPN=10×log(载波功率边带功率密度)(dBc/Hz)

关键场景：ADRV9009 等 RF 收发器的本振稳定性直接依赖电源相位噪声抑制。

3. 电源抑制比（PSRR）

定义：器件衰减电源引脚噪声的能力，交流 PSRR 计算公式为：

ACPSRR(dB)=20log(误差杂散注入纹波)

测试重点：10kHz~100MHz 频率范围内的抑制能力，如 AD9213 的 1.0V AVDD 轨 PSRR 需≥40dB。

4. 电源调制比（PSMR）

定义：RF 载波场景下电源噪声的调制灵敏度，公式为：

PSMR(dB)=20log(调制杂散注入纹波)

适用场景：AD9175 等高速 DAC 的载波边带杂散控制，直接影响通信系统的邻道抑制能力。

三、测试设备选型与配置

四、详细测试流程

（一）时域测试：输出纹波与开关瞬变测量

测试准备：

电源按典型应用电路连接，负载电阻匹配实际场景（如 1kΩ~2kΩ）；

示波器设置：交流耦合、20MHz 或 500MHz 带宽（高频噪声测试需全带宽），采样时长≥1ms。

探测方法（关键防干扰步骤）：

禁用长接地引线，采用 “尖端 + 管体” 接地法，探测点直接焊接至输出电容两端；

优选 50Ω 同轴电缆端接测量，串联隔直电容（1μF/16V）避免直流负载效应，如图 9 所示较佳探测方案；

对比测试：分别测量开关节点与输出端波形，分离纹波与开关瞬变成分。

数据记录：

读取峰峰值纹波（Vpp）、纹波频率（与开关频率一致性）；

记录不同负载电流（0~ 额定值）下的纹波变化曲线。

（二）频域测试：相位噪声与频谱分布

相位噪声测量：

连接频谱分析仪至电源输出端，设置载波频率（如 ADRV9009 的 LO 频率），偏移频率范围 1kHz~1MHz；

启用 SSB 相位噪声计算功能，记录 10kHz、100kHz、1MHz 偏移处的 dBc/Hz 值；

对比测试：分别测量带展频（SSFM）与不带展频的电源相位噪声差异（参考 LTM8063 应用案例）。

噪声频谱分析：

频谱分析仪设置：分辨率带宽（RBW）=1kHz，视频带宽（VBW）=10Hz；

记录基波开关频率及其谐波的噪声峰值，重点关注 1MHz 以上高频噪声分布。

（三）PSRR 与 PSMR 测试

测试配置（参考图 5 标准框图）：

电源输入端串联注入网络，信号发生器注入 1kHz~100MHz 正弦波纹波（幅度 1mV~100mV p-p）；

负载端连接目标器件（如 AD9211 ADC、AD9175 DAC），采集器件输出频谱。

PSRR 计算：

测量注入纹波幅度（Vin）与输出频谱中误差杂散幅度（Vout），代入公式计算 AC PSRR；

绘制频率 - PSRR 曲线，验证 1MHz 处 PSRR 是否≥40dB（高速 ADC 典型要求）。

PSMR 计算：

设定 RF 载波频率（如 100MHz、1.8GHz），注入固定频率纹波（如 10MHz）；

测量载波边带杂散幅度，代入公式计算 PSMR，确保满足器件阈值要求（如 AD9175 在 1.8GHz 载波下 PSMR≥20.9dB）。

（四）噪声抑制方案验证

滤波方案测试：

输出端添加 LC 低通滤波器（截止频率 1MHz），重复上述纹波与频谱测试；

对比滤波前后高频噪声（>1MHz）衰减效果，要求衰减≥20dB。

LDO 后置稳压验证：

在电源输出端级联 ADP1764 LDO，测量输出本底噪声；

重点验证 10kHz 以下低频噪声抑制（针对 SSFM 技术产生的低频噪声峰值）。

五、测试判据与数据报告

1. 合格判据（基于 ADI 器件要求）

2. 报告内容

测试设备型号、环境条件（温度 25℃、湿度 40%~60%）；

时域 / 频域测试波形图、频谱图、相位噪声曲线；

不同负载 / 输入电压下的参数对比表；

噪声抑制方案的效果验证数据；

结论与改进建议（如增加电容倍增器电路）。

六、关键注意事项

1. 接地优化：测试系统单点接地，避免接地环路引入干扰，示波器接地引线长度≤1cm；

2. 探头校准：测试前用示波器校准信号校准探头，确保幅度精度；

3. 环境屏蔽：高频测试时使用屏蔽箱，避免外部 EMI 干扰（尤其是相位噪声与 PSMR 测试）；

4. 器件预热：电源与负载器件预热 30 分钟后开始测试，确保性能稳定。

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