原文作者：zxf1809721203

噪聲是電源設計中的一個老問題。對于電源而言，我們需要的是電源輸出中的噪聲要足夠低。電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz，最高可達150MHz。電源噪聲，特別是瞬態噪聲干擾，其上升速度快、持續時間短、電壓振幅度高、隨機性強，對微機和數字電路易產生嚴重干擾。 ?

紋波是一種有規律的、周期性的電信號，它是由一個或多個幅度和頻率相等的正弦波按照一定比例相加而形成的。紋波通常是由人為操作或故障引起的，例如電路中的不匹配或故障的設備。

噪聲是一種無規律的、隨機的電信號，它是由許多不同的波形和頻率的信號組成的。噪聲通常是由自然界中的電磁干擾或電路中的雜散電流引起的。

在電信號處理中，紋波和噪聲的區別是非常重要的。因此，在電信號處理過程中，常常需要對信號進行濾波，以去除紋波干擾，同時保留有用的信息。

當然了，這兩種現象都是疊加在我們想要的完美直流輸出上的無用信號。紋波的來源一般是周期性的輸入頻率，以及控制芯片的開關頻率，比如AC-DC電源的輸入頻率為50-60赫茲。無論我們使用的開關芯片有多好，AC輸入頻率的一部分都會通過開關電路泄漏輸出端。

以輸入信號為參考的紋波量主要由我們設計的線性調整率決定，這與電源抑制比（PSRR）的概念類似。也就是說，線性穩壓器允許將多少輸入信號傳遞到輸出。它不僅是控制芯片自身的功能，也是整個電路的工作原理。

60dB的PSRR意味著輸入端的任何波動都會在輸出端衰減1000倍，改善線性調整率的主要方法是增加控制電路的增益。控制回路的增益越高，輸出端的誤差就越小；可以通過環路控制來處理輸入紋波；還可以使用更大的輸入電容器，這將減少直流輸入總線上的紋波，因此控制環路的PSRR將適用于更小的偏差。

除了輸出中的固有紋波之外，控制芯片參考電壓和所有其他噪聲源都會產生隨機噪聲。我們可以采用濾波的方法來處理噪聲，可以使用濾波器去除電源中的噪聲，就像使用濾波器去除信號中的噪聲一樣。

事實上，我們可以將輸出電容器視為濾波器的一部分，它對電源電路的輸出阻抗作出反應，通過增加輸出電容的值將降低噪聲。

不過，需要注意的是，電容器同時具有等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL）。雖然選擇具有較低ESR和ESL的電容器可以降低噪聲，但某些電源電路使用ESR來提供誤差信號，以進行輸出電壓反饋。所以，如果隨意減小電容的ESR，比如用陶瓷電容器代替電解電容器，則可能會使電源工作不穩定。

除了電源的輸出電容之外，還可以添加一個串聯電感器和另一個濾波電容器，以進一步降低輸出噪聲。電感器以可忽略的損耗傳遞直流電流，同時提供高頻阻抗，電容器也可以濾除噪聲。從本質上講，電感器是增加電源的高頻輸出阻抗，從而我們可以使用更小的電容器更有效地對其進行濾波。

但需要注意的是，添加LC電路的問題在于它們具有自諧振頻率。因此，它可能會使電源不穩定或在瞬態負載變化后產生不可接受的振鈴。如果電源提供的輸出電流比較低，可以使用電阻器代替電感器。這會產生一個直流損耗，但電阻器也會增加輸出濾波器的阻尼，一般不建議這樣做。

另外還應注意，電路板走線具有電感，比如CAN通信中使用雙絞線是減少電感，以防止振鈴和過沖尖峰的好方法，添加任何濾波器都可能會增加系統的啟動時間和瞬態響應。所以，在進行濾波設計時，還要考慮濾波效率與啟動時間的權衡。

編輯：黃飛

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