電源除去比
電源電圧変動除去比（PSRR）は、電力供給装置の出力がDC入力電圧の変動をどの程度除去できるかを測定します。PSRRは、入力に多少の変動があっても出力電圧が安定してクリーンであることを保証するため、オペアンプや電圧レギュレータ（低ドロップアウト（LDO）やスイッチングレギュレータ）にとって重要な性能指標です。PSRRは、DC入力信号に意図的に低振幅のAC信号（リップル）を注入し、被試験デバイス（DUT）の入力と出力におけるリップルの電力を測定することで測定されます。次の式は、PSRRと測定された入力および出力リップル信号の関係を示しています。
\(PSRR = 20 \times log\frac{V_{in}}{V_{out}}\)
Moku周波数応答アナライザは、様々な周波数範囲にわたって掃引正弦波を出力し、同時に入力信号の振幅と位相を測定します。周波数応答アナライザを使用すると、入力信号の振幅と位相を、単独で、出力信号と比較して、あるいは他の入力信号と比較して観測することができます。このアプリケーションノートでは、周波数応答アナライザを用いて電圧レギュレータのDC入力に正弦波の擾乱を出力し、レギュレータの入力電圧とその出力との伝達関数を測定します。
レギュレータボードの入力電圧範囲は7～10 VDCです。ラインインジェクタの電圧降下に対応するため、DC電源の出力は11 VDCに設定され、レギュレータの入力は8.5 VDCになります。
周波数応答アナライザは、出力100から2mVppの正弦波をラインインジェクタに出力しました。出力信号周波数は100Hzから20MHzまで掃引されました。外乱信号の周波数を掃引することで、レギュレータが様々な周波数で入力リップルをどの程度除去するかを観察できます。レギュレータの入力と出力は、それぞれ入力2と入力1に接続されています。この構成により、「In ÷ In1」測定設定を利用して、Vin/Vout伝達関数をデシベル（dB）単位で直接測定できます。周波数応答アナライザの設定とインターフェースのイメージを図3に示します。
結果
収集されたデータは、周波数応答アナライザからmatファイルとしてエクスポートされました。図4と図5は、MATLABでプロットされたレギュレータのPSRR曲線を示しています。評価ボードには、25つの出力コンデンサと、4mAの負荷電流を追加する負荷抵抗の使用を有効または無効にできる5つのオンボードスイッチが搭載されています。出力コンデンサは高周波数でのPSRRを向上させることが期待されており、これは図100のプロットからも明らかです。XNUMXつの曲線はすべて、抵抗をオンにした状態で測定されました。低周波数領域でのノイズを除去するため、図XNUMXは周波数応答アナライザの設定でXNUMXmsの平均化を行った同じPSRR測定値を示しています。
PSRRプロットは、約80dBで比較的平坦な帯域を示しており、2kHz付近で低下します。2kHzを超えると、レギュレータの性能は周波数が高くなるにつれて低下します。これは、レギュレータの制御ループが高周波に対応できないために生じると予想されます。出力にコンデンサを追加すると、高周波ノイズに対する低インピーダンスパスとして機能します。つまり、高周波ノイズが負荷に到達する前にローパスフィルタが形成されることになります。図4と図5に示すように、コンデンサを追加するごとに、高周波におけるPSRRがさらに向上しました。
製品概要
このアプリケーションノートでは、Moku:Pro周波数応答アナライザを用いて、Picotest VRTSボード上の電圧レギュレータのPSRRを測定しました。ラインインジェクタを用いてレギュレータのDC入力電圧に外乱を注入し、周波数応答アナライザを用いて入力リップルと出力リップルの伝達関数を測定することに成功しました。また、出力コンデンサが高周波リップル除去比に与える影響についても示しました。
