做电源这一行的人,对LDO的PSRR(纹波抑制比)应该都不陌生。选型时规格书里都会给你一张漂亮的PSRR曲线,看起来在低频段能压掉60dB、80dB,可一旦你想在自己的板子上验证这颗料到底行不行,或者想对比两家供应商的同型号差异,就会发现麻烦来了——示波器接上去,读出来的mVpp波动和规格书对不上,甚至差得离谱。这不是芯片的问题,而是测量方法不对。
我最早也被PSRR折磨过一阵子。测试用的信号源、示波器、探头,甚至测试板的走线布局,都会直接影响结果。后来我把几种常用测量方法都梳理了一遍,用示波器、频谱分析仪、网络分析仪分别搭过测试环境,踩了不少坑,最后整理出一套既简单又能保证精度的操作流程。这篇就把我实际使用的方法、参数设置和避坑经验都写出来,希望能让后来人少走弯路。
1. PSRR测试前的必要功课:先弄懂这个指标到底在测什么
1.1 PSRR的定义与物理含义
LDO的PSRR全称是Power Supply Ripple Rejection Ratio,中文叫纹波抑制比。它描述的是从输入到输出对电源纹波的衰减能力,严格来说是输入纹波与输出纹波的比值,常用对数表示,单位是dB。计算公式可以写成:
PSRR = 20 × log10(Vin_ripple_ac / Vout_ripple_ac)
其中Vin_ripple_ac是输入端的交流纹波电压有效值或峰峰值,Vout_ripple_ac是输出端残余的交流纹波电压。比如输入纹波100mVpp,输出纹波1mVpp,那么PSRR就是20 × log10(100) = 40dB。这个值越高,说明LDO对输入纹波的抑制能力越强。
不过PSRR不是单一频率下的固定值。它跟频率强相关,往往在低频段很高,随着频率升高,环路增益下降、寄生参数影响增大,PSRR会逐渐跌落。所以严格意义上讲,PSRR是一个频率响应曲线,而不是一个恒定参数。这也是为什么我们在测试时必须明确测试频率,或者用扫频方式测出整条曲线。
1.2 为什么直接用示波器看输入输出纹波很难测准
很多人第一次测PSRR的做法是:输入端用直流电源供电,再叠加上一个正弦波,然后用示波器同时看输入和输出波形,算两个Vpp的比值。听起来很简单,但做起来会发现几个致命问题。
第一个问题是示波器的底噪和垂直分辨率有限。如果LDO在100kHz时的PSRR有60dB,输入加100mV纹波,输出只有0.1mV,普通示波器即便在1mV/div档位,底噪也可能远大于0.1mV,波形早就被噪声淹没了。第二个问题是探头引入的共模噪声和地环路干扰,会让输出端的测量结果里混入大量非真实的纹波信号。第三个问题是注入信号的源阻抗、隔直电容、测试线寄生电感都会在高频时造成信号衰减或谐振,导致你实际注入到输入端的纹波并不是信号源设置的值。
所以,测量PSRR的关键,不只是“把信号测出来”,而是怎么在噪声和误差中准确提取出微弱的输出纹波信号。后面讲的三种方法,本质上都是在解决这个问题的不同思路。
1.3 测试前的通用准备:器材、连接和电路状态
不管用哪种方法,有些准备是共通的。你需要了一块待测LDO的评估板或测试板,最好有独立的输入、输出、GND端子,方便接入测试设备。测试板上要预留注入点和负载接入位置,输入、输出都要有足够的电容,但要注意电容的ESR和容量会影响PSRR曲线,实际测量时应该按照LDO数据手册推荐的典型应用电路来摆放,因为不同输出电容的阻抗特性会改变环路的带宽和寄生响应。
然后是测试设备:一台能输出正弦波的信号源,一台至少100MHz带宽的示波器,一台频谱分析仪(或者带FFT功能的示波器),以及必要的BNC转接头、同轴电缆、隔直电容、功率电阻、电子负载或者纯电阻负载。如果条件允许,最好准备一个差分探头,后面会说明原因。
电路连接上有个容易忽视的点:输入端最好采用“直流电源 + 信号源经隔直电容叠加”的方式,而不是直接把信号源串联在电源线里。也就是说,直流稳压电源正常连接到LDO输入端,信号源的输出经过一个无极性电容(比如10uF薄膜电容或电解电容)再耦合到输入节点,这样信号源只提供交流扰动,不参与直流供电,避免信号源输出电流能力不足导致直流电压被拉低。这个隔直电容的大小会影响低频测量范围,一般取10uF左右,串联谐振点要远离测试频率。
2. 方法一:示波器直接测量法——适合粗测和定性判断
2.1 示波器测量法的适用场景与原理
示波器直接测量法是最容易上手的,也是我最早使用的方法。它的核心思路是在输入端注入一个正弦波,用示波器同时采集输入和输出纹波波形,读取两个Vpp,然后按公式计算出该频率点的PSRR。
这个方法的优势在于直观、设备要求低,只要一块普通的双通道示波器和一台信号源就能做。短时间内能看到输入输出波形的关系,方便判断LDO是否正常工作、环路是否稳定。缺点是精度有限,受示波器底噪、探头负载、垂直分辨率等因素影响较大。因此我通常把示波器法定位为“定性判断”和“粗测”,用来快速评估几颗不同LDO的PSRR高低可以,但想要精确到±1dB就困难了。
2.2 测试电路搭建与关键参数设置
搭建电路时,我习惯按下面的思路来。
先在测试板上把LDO的输入和输出都连接到端子,负载端接一个合适的电阻或电子负载。对于大多数小电流LDO,负载电流建议取额定值的1/10到1/3,因为PSRR通常随负载电流变化,轻载和重载下的抑制能力不同,数据手册中一般会标注测试条件。我这里常用10mA或100mA,看具体芯片。
信号源设定为正弦波,频率从1kHz开始,幅度设为100mVpp到200mVpp。这里需要控制注入幅度,不能太大,否则会使LDO进入非线性区,PSRR测试值会虚高或虚假;也不能太小,否则输出纹波埋没在噪声中。我一般取100mVpp作为折中值。
隔直电容一端接信号源输出,另一端接LDO输入节点,电容靠近输入端子,引线尽量短。示波器CH1接在LDO输入和GND之间,CH2接在输出和GND之间。如果探头不是差分探头,需要用两个普通探头分别测,但要特别注意探头地线的接法,不能把两个探头的地线夹分别夹在输入地和输出地之间的长走线上,那样会形成地环路。理想情况是两个探头的地都接在同一个GND参考点附近,然后从该点到输入/输出测量点尽量短。
示波器设置上,耦合方式选AC,带宽限制可以打开到20MHz,避免高频噪声干扰读数。采样率不要太低,至少每周期100个点以上。读取CH2的Vpp时,如果波形信号不好,可以用示波器的平均值采样功能或者数学运算里的FFT辅助,但直接测量Vpp也可以,只是读数会偏大一点。
2.3 实测步骤与计算示例
一次典型的测量过程是这样的:
- 给LDO输入端接入正常的直流电压,比如5V,输出设置为3.3V,负载电阻根据所需电流计算。
- 开启信号源,频率1kHz,幅度100mVpp,确认示波器上输入端的波形确实叠加在了直流电压之上,幅值约为100mVpp。
- 测量输出端纹波的Vpp,记录下来。假设此时测得输出纹波为0.8mVpp,那么PSRR = 20 × log10(100 / 0.8) ≈ 42dB。
- 改变信号源频率,比如10kHz、100kHz、1MHz,重复上述步骤,就能得到一条粗略的PSRR频率曲线。
这里要特别提醒,在读数时如果输出纹波小于1mVpp,普通示波器的垂直档位已经无法准确分辨,读数会携带很大误差。我实测时发现,当输出纹波降到0.5mVpp以下,示波器读出来往往偏大,因为底噪贡献了一大部分。这时可以配合示波器的FFT功能,在频域峰值上读取该频率的幅度值,比直接从波形读Vpp更准。但说到底,这已经不是纯示波器时域法了,而是走向了频域测量。
2.4 示波器法的误差来源与规避手段
示波器法最大的坑是地环路和探头地线的位置。有一次我测试时,输入输出纹波读出来完全不合理,低频段PSRR只有20dB,后来发现是示波器两个探头的地线夹在PCB两个不同的地孔上,地线回路里流过了较大的开关干扰电流,导致输出接地参考点不再干净。解决办法是把两个探头的地线都接到板子的星形GND上,并且尽可能缩短地线长度,或者直接使用前端带有弹簧地的探头。
还有一个误差源是探头本身的输入电容,一般无源探头有10pF左右的输入电容,在几百kHz以上会分出一些信号电流,改变LDO实际看到的注入幅度。如果测试频率高到1MHz以上,建议把探头的衰减比拨到10×,减少负载影响,同时确保探头补偿校准正确。
另外,注入信号源的输出内阻会影响高频幅度。很多信号源是50Ω内阻,直接通过长同轴线和隔直电容接到输入端,在较高频率下会因为源阻抗和测试板寄生电容形成低通分压,导致注入到输入端的实际幅度下降。要确认这一点,需要把示波器探头直接接到LDO输入端子,测一下实际波形幅度,而不是只相信信号源屏幕上的显示。
3. 方法二:频谱分析仪/示波器FFT测量法——把信号从噪声中“抠”出来
3.1 频域测量的优势:动态范围与滤波能力
当你需要测更高PSRR值,比如60dB以上,或者需要测更低纹波水平时,示波器的时域波形已经很难提供准确读数。这时频域测量的优势非常明显。频谱分析仪本身带有窄带中频滤波器,能够把特定频率处的正弦波幅度提取出来,同时抑制宽带噪声和杂散干扰,相当于把有用信号从噪声海洋里拎了出来。
示波器上的FFT功能虽然比不上一台独立的频谱分析仪,但只要FFT分析的点数和窗函数设置合理,也可以实现一定程度的频域测量。对于日常工作来说,用示波器FFT粗算PSRR,或者用频谱分析仪精确测量,都是可行路线。
3.2 用频谱分析仪测量PSRR的具体步骤
频谱分析仪法仍然需要给LDO注入一个正弦波,但测量的不是时域波形,而是输入输出端该频率分量的功率或幅度。具体步骤如下:
- 按照同样的测试电路搭建好输入注入通路和负载。信号源输出设置成正弦波,频率选在需要测量的点,幅度仍然是100mVpp左右。
- 将频谱分析仪的射频输入端通过同轴线接到LDO输入端。因为LDO输入是直流电压叠加交流纹波,频谱仪的输入前端通常无法直接承受直流电压,需要先在测试端串联一个隔直电容,比如10nF或100nF的陶瓷电容,把直流分量隔掉,只让交流纹波进入频谱仪。
- 设置频谱仪的中心频率等于信号源频率,SPAN可以设为信号频率的5%到10%,分辨带宽RBW尽量小,比如100Hz或300Hz,视频带宽VBW可以设为RBW的1/10,这样能把噪声压低,让峰值更干净。
- 记录输入端的峰值电平,单位用dBm。假设测得Pin = -10dBm。
- 把频谱仪探头改接到LDO输出端,同样通过隔直电容接入,其他设置不变,读取当前频率处的峰值电平。假设测得Pout = -68dBm。
- 两者之差就是该频率点的增益,因为我们关心的是衰减,所以PSRR = Pin(dBm) - Pout(dBm)。如果Pin是-10dBm,Pout是-68dBm,PSRR就是58dB。
如果两条测量通路的隔直电容、线缆损耗不同,会引入误差。我通常会在同一根电缆上换接,尽量减少变量。前提是输入输出端的信号频谱都比较清晰,没有明显谐波和杂散。
3.3 使用示波器FFT模式的注意事项
不是所有人都有一台独立频谱分析仪,所以示波器FFT法更接地气。本质上就是用示波器的FFT功能替代频谱分析仪的扫频接收机,在频域读取幅度。
操作时,先把示波器水平时间轴的存储深度拉到最大,保证足够的采样点数。FFT的点数至少选择4096以上,最好16384点。窗函数选择上,关注正弦波的幅度测量时,用Hanning窗或Hann窗比较合适;如果FFT点数足够多,也可以考虑平顶窗,它更适合幅度精确测量,但频谱泄漏稍大。
然后用垂直光标读取输入和输出基波频点的峰值幅度,单位是dBV或dBm均可,注意保持一致。比如输入FFT峰值是10dBV,输出峰值是-55dBV,则PSRR = 65dB。如果你的示波器FFT读数噪声本底较高,测量高PSRR时会受到限制。普通8位示波器的FFT动态范围大约在60-70dB,实际能测到60dB的PSRR已经接近极限,要想更高,就得用独立频谱仪。
我自己的经验是,示波器FFT适合测到50dB左右的PSRR比较可信。有一次我测一颗PSRR标称70dB的LDO,用频谱分析仪测出来是72dB,用示波器FFT却只有58dB,一查发现是输出纹波已经低于示波器FFT本底噪声,峰值被抬高了很多。所以大家在用示波器FFT时,先看一下输出频点的峰值是否高于噪声本底至少10dB,低于这个值就果断换仪器。
3.4 频谱仪测量时的匹配与输入保护
使用独立频谱分析仪时,要特别注意输入保护。频谱仪的最大安全输入电平通常是+30dBm左右,但直流输入一定不能有。很多频谱仪的输入端口有内置隔直电容,但不是所有型号都有,如果测试板上直流电压直接灌入频谱仪,轻则烧坏混频器,重则整个射频前端报废。最稳妥的办法是自备一个高通滤波器或隔直电容,容量根据最低测试频率选择。
还有一个容易被忽略的问题是阻抗匹配。LDO输入输出节点的阻抗并不是50Ω,而频谱仪输入通常为50Ω。直接用50Ω同轴线去“探”高阻节点,会改变该节点的实际信号幅度,而且未匹配的传输线在较高频率下会产生反射,造成测量误差。对于低频段(低于几十MHz),这种失配影响相对小;如果测到几十MHz,建议在测试点处加一个高阻探头,或者用有源差分探头接入频谱仪,而不是直接用同轴线。
4. 方法三:扫描法(跟踪源+频谱仪/网络分析仪)——一次性测出完整PSRR曲线
4.1 扫频测量的价值与基本原理
前面两种方法本质上是点频测量,如果我们要获得一条完整的PSRR曲线,需要在几十个频率点上重复设置信号源和记录数据,效率很低。更好的办法是使用带有跟踪源的频谱分析仪或者矢量网络分析仪,自动进行全频段扫频,一次性得到输入到输出的传输函数,再换算成PSRR。
原理很简单:把LDO输入端作为“信号输入”,输出端作为“信号输出”,我们测量的是输出信号相对于输入信号的增益,即Vout/Vin。这个比值在输入输出都是交流小信号的情况下,就是PSRR的倒数。用dB表示的话,PSRR(dB) = -20 × log10(Vout/Vin) = -S21(dB)。也就是说,只要测出输入到输出的正向传输增益S21,再取负号,就是PSRR。
4.2 用频谱分析仪+跟踪源搭建扫频测量系统
如果你有一台带跟踪源(Tracking Generator)的频谱分析仪,操作并不复杂。连接方式如下:
- 跟踪源输出接到LDO输入端的一个隔直电容上,作为交流扫频信号源。
- 频谱分析仪的射频输入接到LDO输出端,同样经过隔直电容。
- 跟踪源输出功率设置为-10dBm左右,也就是大约200mVpp在50Ω负载上,但因为LDO输入端是高阻,实际注入幅度会更大一点。这时可以在输入端接一个50Ω终端电阻匹配一下,使信号源输出幅度稳定,但注意这个电阻会分流部分信号,需要考虑直流叠加时是否会消耗功率。更合理的做法是使用“信号源输出耦合电容之后直接接输入节点,不刻意做50Ω匹配”,因为这是低频测量,反射影响小,前提是测试频率不要超过10MHz。
设置频谱仪的起始频率为100Hz或1kHz,终止频率为1MHz或10MHz,扫描点数如果支持,设5001个点。RBW设小一些,比如1kHz,这样每个频点的测量都有一定窄带滤波效果。
然后采用“归一化校准”来消除电缆和隔直电容的幅度误差。先不接LDO,把跟踪源输出直接连接到频谱仪输入(通过同样的隔直电容和电缆),把此时的迹线存储为参考基线,相当于直接通路增益为0dB。接着接入LDO测试电路,测量得到的S21迹线相对于基线就是真正的Vout/Vin。
最后在频谱仪上利用迹线运算功能,用0dB减去S21迹线,得到的就是PSRR曲线。如果没有迹线运算,可以将迹线数据导出到电脑,在Excel中计算PSRR = -S21。
4.3 使用矢量网络分析仪(VNA)测量的高级方案
如果手头有矢量网络分析仪,测量会更精准,因为它能提供两端口校准,消除方向性误差和源匹配误差。用VNA测PSRR时,把待测LDO视作一个两端口网络,端口1接输入,端口2接输出,但LDO本身需要直流供电和负载,所以必须使用偏置网络或外接偏置器。
我的常用做法是:VNA的Port1经过偏置器的射频端接入LDO输入,偏置器的直流端接LDO输入直流电源;VNA的Port2经过另一个偏置器的射频端接入LDO输出,偏置器的直流端接电子负载。这样射频信号可以双向通过偏置器,但直流电源和直流负载不会影响射频测量。
校准方面,做标准的SOLT(Short-Open-Load-Thru)校准,频率范围根据需求,一般是10kHz到10MHz。然后测量S21。因为VNA校准后S21的幅度精度可以到0.1dB以内,所以测出的PSRR曲线非常可靠。
需要提起的是,VNA测量的前提是LDO工作在线性小信号状态,注入功率不宜过大。通常VNA端口输出功率设置为0dBm或更低,相当于50Ω负载上约220mVpp,但实际经过偏置器和输入节点,如果LDO输入阻抗高,实际注入电压会偏大。我习惯在LDO输入端并联一个50Ω电阻作为匹配,但这个电阻也会改变LDO的实际源阻抗,使测量的PSRR与真实应用场景存在差异。如果目标是与规格书对比,而规格书通常也是用50Ω源阻抗测的,那么这个并联电阻反而是合理的。
4.4 扫频法常见的数据处理细节
无论用跟踪源还是VNA,测出来的S21曲线都可能带有高频谐振峰。这些谐振往往来自LDO输出电容和寄生电感,并不代表PSRR的真实提升。曾有颗LDO,我用VNA扫频时发现输出在2MHz处出现了S21的“鼓包”,看频谱以为是PSRR恶化了,后来分析发现是输出端的长引线电感和负载电容形成了并联谐振。这提示我们在测量PSRR时,测试板的布局必须尽量接近实际应用电路,否则测出来的曲线无法指导设计。
数据处理上,S21是复数,但PSRR只关心幅度,所以取S21的模值即可。如果用跟踪源测的是标量幅度,那更直接。但要注意,如果LDO在某个频率点有相位反转或环路增益过零,可能引发振荡,此时测得的S21会出现峰值,LDO实际上已经不稳定。遇到这种情况,先检查电路是否振荡,而不是认定PSRR曲线这样就是正常的。
5. 三种方法横向比较与高频误差排查
5.1 示波器、频谱仪、扫描法怎么选
很多朋友会问,我该用哪种方法?其实取决于你的设备和精度需求。我总结了一张对比表,方便大家按需选择:
| 方法 | 所需设备 | 测量频点 | 典型精度 | 适合场景 |
|---|---|---|---|---|
| 示波器时域法 | 示波器、信号源 | 单频点,手动切换 | ±3~5dB(低频) | 快速粗测、教学演示、定性比较 |
| 示波器FFT法 | 示波器、信号源 | 单频点,可看杂散 | ±2~3dB(低于50dB) | 无频谱仪时的过渡方案 |
| 频谱分析仪点频法 | 频谱仪、信号源 | 单频点,手动记录 | ±0.5~1dB | 关键频点精确验证 |
| 跟踪源/网络分析仪扫描法 | 频谱仪+跟踪源或VNA | 全频段连续 | ±0.2~0.5dB(校准后) | 获取完整PSRR曲线、与规格书对比 |
从我的使用经验来看,如果只测一两个频点,追求效率和足够精度,频谱分析仪点频法最合适;如果要做电源设计选型,需要看全频段表现,直接用VNA扫描最省事。示波器法虽然精度不高,但作为入门和排查异常,依然有它不可替代的位置。
5.2 输出纹波微弱时的测量极限讨论
测量PSRR过程中最恼人的就是输出纹波太小,接近仪器本底。对于60dB以上的PSRR,输入100mVpp纹波时输出只有0.1mVpp,相当于100uVpp。普通示波器1mV/div档位下,底噪可能有几百微伏,根本无法准确测量;频谱分析仪如果RBW设置太宽,噪声底也会高,测到的输出峰值可能包含了本底噪声的随机波动。
要提升信噪比,我有两个建议。一是把注入幅度适当加大,比如从100mVpp提高到500mVpp,但前提是LDO仍然工作在线性区域。多数LDO的PSRR测试条件是输入纹波为几百mV,但具体能不能承受要看数据手册,不能盲目提高。二是降低频谱仪RBW和VBW,增强对单音信号的提取能力。RBW从10kHz降到100Hz,噪声底能降低大约20dB,对输出小信号的测量非常有利,但扫描时间会变长,耐心等就是了。
5.3 地环路、共模干扰和探头负载的现场排查
我在实际测试中遇到最多的问题是地环路。测试系统里,直流电源、信号源、示波器/频谱仪之间往往存在多条地线通路,这些通路在地线上产生压降,让不同仪器之间的参考地不一致。特别是当使用普通无源探头测量输出纹波时,探头的地线夹会引入额外电感,导致高频时输出端测量到虚假信号。
排查地环路的方法是:先断开信号源输入,仅用直流电源给LDO供电,观察输出端的噪声底是否异常。正常情况下输出端应该只看到极微小的噪声和直流电源的残余纹波。如果看到明显的50Hz或高频杂波,说明地环路已经存在,需要重新规划接地方式。可以从测试板上的GND点单点引出到各仪器公共地,形成星型接地。
5.4 隔直电容与注入线路的高频谐振问题
隔直电容不是一个理想的元件,它本身有ESR和ESL。随着频率升高,电容可能会表现出电感特性,和测试线、输入电容形成串联谐振。这个谐振频率如果落在测试频段内,输入端的实际注入幅度会有明显的峰谷,导致PSRR计算出现假峰或假谷。
要避免这个问题,我通常会选择高质量的薄膜电容,容量在1uF到10uF之间,引线极短,或者直接使用SMD电容焊在测试板上。此外,在信号注入路径上串联一个几十欧姆的电阻,可以抑制谐振峰值,但会降低高频注入效率,需要兼顾。实际操作中,先测一下输入端的实际频谱,看到明显的非注入频率的杂散峰,就检查一下测试夹具是不是有谐振问题了。
6. 实操中的额外心得与细节建议
6.1 负载设置对PSRR的影响到底有多大
很多数据手册中会给出不同负载电流下的PSRR曲线,但实际测试时,不少人为了省事直接空载或轻载测量。其实LDO的PSRR与负载电流密切相关,尤其是环路增益随负载电流变化时,PSRR可能相差好几dB。我自己测过同一颗LDO,在1mA负载下100kHz的PSRR为52dB,在100mA负载下变成了44dB,差别还是很明显的。
因此,评估PSRR时最好使用恒流电子负载,或者至少使用功率电阻模拟实际工作电流。尤其当你的系统工作在脉动负载时,瞬态响应还会影响到纹波表现,但那是另一个测试维度了。保持负载恒定是PSRR测量的基本要求,否则读出的数据会有随机漂移。
6.2 测试板的布局是一门学问
PSRR测试结果很大程度上取决于测试板的寄生参数。输入端走线过宽过长,会引入电感;输出电容靠近LDO还是远离LDO,会改变环路的稳定性;地线回路面积过大,会拾取干扰。我见过有人用了面包板测PSRR,测出来曲线乱七八糟,典型的高频全部劣化,这不能全怪LDO。
我的建议是,如果要认真测PSRR,最好单独画一块小型测试板,输入、输出、GND都使用独立的焊盘或SMA接头,信号注入点和负载接入点尽量靠近LDO引脚。输入输出电容按照规格书推荐放置,GND尽量用大面积铜皮连接,形成一个低阻抗参考面。这样测出来的结果才能代表这颗LDO的真实性能,而不是测试板的性能。
6.3 使用差分探头改善测量的另一个思路
如果你经常测电源纹波和PSRR,实在值得败一个差分探头。差分探头直接测量LDO输入输出端的差分电压,不会像单端探头那样引入明显的地环路干扰,同时共模抑制比很高,能有效剔除输入端和输出端之间的共模噪声。尤其是当输入端和输出端的地电位不完全相同时,差分探头的优势更为明显。
但要注意,差分探头不能解决一切问题。它虽然避免了地环路,但仍然有输入电容和共模抑制比的限制,高频段(10MHz以上)测量时还是要谨慎。如果预算有限,可以先用宽带运放自己搭一个有源差分探测电路,但相位和增益校准会麻烦一些。对于低频PSRR测试,一只普通的100:1差分探头就够用了。
6.4 自动化测量:让扫频不再枯燥
如果你需要定期评估多颗LDO,或者要在产线做快速筛选,手动记录频谱仪读数太慢。我用Python通过SCPI指令控制信号源和频谱仪,实现了自动扫频PSRR测量。具体思路是:用信号源逐个频点输出正弦波,频谱仪设置为峰值频率跟踪,或者直接用频谱仪的零扫宽(Zero Span)模式在设定频点读取幅度,然后PC端计算PSRR并画图。
对于支持跟踪源的频谱仪,更简单的方法是直接把Trace导出为CSV,在Excel里处理。我建议做电源的工程师学一点仪器程控知识,哪怕只做简单的自动扫频,也能把原来一小时的测试缩短到几分钟,还能减少手动记录的错误。
6.5 最终经验总结(个人向)
测PSRR这件事,本质上拼的不是仪器有多贵,而是你对测试细节的把控。我最初用示波器测到怀疑人生,后来一步步改用频谱仪和VNA,才慢慢摸清里面的门道。现在我的习惯是:日常快速比较用示波器FFT,正式评测用频谱分析仪点频,出完整曲线用VNA扫描。仪器设备并不是越贵越好,而是越匹配你的需求越好。
如果你正准备搭建自己的PSRR测试环境,我的建议是从方法二入手,先借一台带频谱分析功能的仪器,把点频测量的流程跑通,搞懂输出小信号测量的信噪比问题,再去考虑扫频和自动化。很多参数设置,比如RBW、注入电平、隔直电容值,都需要结合你的具体LDO型号和工作条件来调整,没有放之四海而皆准的通用值,但掌握了原理之后,遇到问题你自然知道该往哪个方向排查。