Внутренняя структура линейного регулируемого источника питания проста, петля обратной связи короткая, поэтому шум небольшой, а переходная характеристика быстрая (при изменении выходного напряжения происходит быстрая компенсация). Но поскольку вся разница напряжений между входом и выходом приходится на МОП-транзистор, его эффективность низка. Поэтому линейные регуляторы обычно используются в приложениях с малыми токами и высокими требованиями к точности напряжения.
Импульсный источник питания имеет сложную внутреннюю структуру, многие факторы влияют на шумовые характеристики выходного напряжения, а его петля обратной связи длинная, поэтому его шумовые характеристики ниже, чем у источника питания с линейной регулировкой, а его переходная характеристика медленная. Однако по структуре импульсного блока питания MOSFET находится в двух состояниях: полностью включенном и полностью выключенном. За исключением энергии, потребляемой управляющим МОП-транзистором, и внутреннего сопротивления МОП-транзистора, вся остальная энергия используется для вывода (теоретически L и C не потребляются). энергии, хотя на самом деле это не так, они потребляют небольшое количество энергии).
Эта часть проясняет некоторые недоразумения относительно высокоскоростных сигналов.
1. Высокоскоростной смотрит на фронт сигнала, а не на тактовую частоту.
1) Вообще говоря, если тактовая частота высока, передний фронт сигнала быстрый, поэтому мы обычно рассматриваем их как высокоскоростные сигналы; но обратное не обязательно верно. Если тактовая частота низкая, а нарастающий фронт сигнала все еще быстрый, его также следует использовать. Считайте это высокоскоростным сигналом. Согласно теории сигналов, нарастающий фронт сигнала содержит высокочастотную информацию (используя преобразование Фурье, можно найти количественное выражение), поэтому, если нарастающий фронт сигнала очень крутой, мы должны рассматривать его как высокочастотный. сигнал скорости. Если дизайн плохой, он, скорее всего, поднимется. Край слишком медленный, с перерегулированием, недорегулированием и звоном. Например, сигнал I2C в сверхбыстром режиме работает на частоте 1 МГц, но его спецификация требует времени нарастания или спада не более 120 нс! Есть действительно много плат, которые I2C не может пройти!
2) Поэтому следует больше внимания уделять ширине полосы сигнала. Согласно эмпирической формуле соотношение между пропускной способностью и временем нарастания (10–90 процентов) равно Fw * Tr=3,5.
2. Выбор осциллографа
1) Многие обращают внимание на частоту дискретизации осциллографа, а не на полосу пропускания осциллографа. Но зачастую полоса пропускания осциллографа является более важным параметром. Некоторые считают, что если частота дискретизации осциллографа более чем в два раза превышает тактовую частоту сигнала, это большая ошибка. Причина ошибки — неправильное понимание теоремы выборки. Теорема 1 о дискретизации утверждает, что когда частота дискретизации более чем в два раза превышает максимальную ширину полосы сигнала, исходный сигнал может быть полностью восстановлен. Однако сигнал, на который ссылается теорема дискретизации, является сигналом с ограниченной полосой пропускания (полоса пропускания ограничена), что серьезно не соответствует реальному сигналу. Наши общие цифровые сигналы, за исключением часов, не являются периодическими. В долгосрочной перспективе их частотный спектр бесконечно широк; для захвата высокоскоростных сигналов они не могут слишком сильно искажать их высокочастотные компоненты. С этим тесно связаны показатели полосы пропускания осциллографа. Таким образом, реальная проблема по-прежнему заключается в том, что искажение переднего фронта сигнала, захваченного осциллографом, находится в допустимом диапазоне.
2) Итак, какой широкополосный осциллограф подходит? Теоретически сигнал, захваченный осциллографом с 5-кратной полосой пропускания сигнала, потеряет менее 3 процентов исходного сигнала. Если требуются более низкие потери, можно выбрать осциллограф более низкого уровня. Использование осциллографа с 3-кратной полосой пропускания сигнала должно быть достаточным для большинства требований. Но не забывайте о пропускной способности вашего зонда!
