電源系統(tǒng)的噪聲來(lái)源有三個(gè)方面: 第一,穩(wěn)壓電源芯片本身的輸出并不是恒定的,會(huì)有一定的波紋。這是由穩(wěn)壓芯片自身決定的,一旦選好了穩(wěn)壓電源芯片,對(duì)這部分噪聲我們只能接受,無(wú)法控制。 第二,穩(wěn)壓電源無(wú)法實(shí)時(shí)響應(yīng)負(fù)載對(duì)于電流需求的快速變化。穩(wěn)壓電源芯片通過(guò)感知其輸出電壓的變化,調(diào)整其輸出電流,從而把輸出電壓調(diào)整回額定輸出值。多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時(shí)間在毫秒到微秒量級(jí)。因此,對(duì)于負(fù)載電流變化頻率在直流到幾百 KHz 之間時(shí),穩(wěn)壓源可以很好的做出調(diào)整,保持輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍時(shí),穩(wěn)壓源的電壓輸出會(huì)出現(xiàn)跌落,從而產(chǎn)生電源噪聲?,F(xiàn)在,微處理器的內(nèi)核及外設(shè)的時(shí)鐘頻率已經(jīng)超過(guò)了 600 兆赫茲,內(nèi)部晶體管電平轉(zhuǎn)換時(shí)間下降到 800 皮秒以下。這要求電源分配系統(tǒng)必須在直流到 1GHz范圍內(nèi)都能快速響應(yīng)負(fù)載電流的變化, 但現(xiàn)有穩(wěn)壓電源芯片不可能滿足這一苛刻要求。我們只能用其他方法補(bǔ)償穩(wěn)壓源這一不足,這涉及到后面要講的電源去耦。 第三,負(fù)載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產(chǎn)生的壓降。PCB 板上任何電氣路徑不可避免的會(huì)存在阻抗,不論是完整的電源平面還是電源引線。對(duì)于多層板,通常提供一個(gè)完整的電源平面和地平面,穩(wěn)壓電源輸出首先接入電源平面,供電電流流經(jīng)電源平面,到達(dá)負(fù)載電源引腳。地路徑和電源路徑類似,只不過(guò)電流路徑變成了地平面。完整平面的阻抗很低,但確實(shí)存在。如果不使用平面而使用引線,那么路徑上的阻抗會(huì)更高。另外,引腳及焊盤本身也會(huì)有寄生電感存在,瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑必然產(chǎn)生壓降,因此負(fù)載芯片電源引腳處的電壓會(huì)隨著瞬態(tài)電流的變化而波動(dòng),這就是阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷, 在地路徑表現(xiàn)為負(fù)載芯片地引腳處的電位和參考地電位不同 (注意,這和地彈不同, 地彈是指芯片內(nèi)部參考地電位相對(duì)于板級(jí)參考地電位的跳變)。