ऑसिलोस्कोप आवृत्ति डोमेन मापन बिजली आपूर्ति शोर मापन समस्या
बिजली आपूर्ति शोर का विश्लेषण करने की प्रक्रिया में, अधिक क्लासिक विधि बिजली आपूर्ति शोर तरंग का निरीक्षण करने और इसके आयाम को मापने के लिए एक ऑसिलोस्कोप का उपयोग करना है, ताकि बिजली आपूर्ति शोर के स्रोत को निर्धारित किया जा सके। हालाँकि, जैसे-जैसे डिजिटल उपकरणों का वोल्टेज धीरे-धीरे कम होता जाता है और करंट धीरे-धीरे बढ़ता जाता है, बिजली आपूर्ति डिज़ाइन अधिक कठिन हो जाता है, और बिजली आपूर्ति शोर का मूल्यांकन करने के लिए अधिक प्रभावी परीक्षण विधियों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। यह लेख बिजली आपूर्ति शोर का विश्लेषण करने के लिए आवृत्ति डोमेन विधि का उपयोग करने का एक मामला है। जब समय डोमेन तरंग को देखकर दोष का पता नहीं लगाया जा सकता है, तो FFT (फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म) विधि के माध्यम से समय-आवृत्ति रूपांतरण किया जाता है, और विश्लेषण के लिए समय डोमेन बिजली आपूर्ति शोर तरंग को आवृत्ति डोमेन में परिवर्तित किया जाता है। सर्किट को डीबग करते समय, समय डोमेन और आवृत्ति डोमेन के दृष्टिकोण से सिग्नल विशेषताओं को देखना प्रभावी रूप से डीबगिंग प्रक्रिया को गति दे सकता है।
सिंगल बोर्ड डिबगिंग प्रक्रिया के दौरान, यह पाया गया कि एक नेटवर्क की बिजली आपूर्ति शोर 80mv तक पहुंच गई, जो डिवाइस की आवश्यकताओं से अधिक थी। यह सुनिश्चित करने के लिए कि डिवाइस स्थिर रूप से काम कर सके, बिजली आपूर्ति शोर को कम किया जाना चाहिए।
इस दोष को डीबग करने से पहले, बिजली आपूर्ति शोर दमन के सिद्धांतों की समीक्षा करें। बिजली वितरण नेटवर्क में विभिन्न आवृत्ति बैंड शोर को दबाने के लिए विभिन्न घटकों का उपयोग करते हैं। डीकपलिंग घटकों में पावर रेगुलेशन मॉड्यूल (VRM), डीकपलिंग कैपेसिटर, PCB पावर ग्राउंड प्लेन जोड़े, डिवाइस पैकेज और चिप्स शामिल हैं। VRM में एक पावर चिप और परिधीय आउटपुट कैपेसिटेंस शामिल है, जो लगभग DC से कम आवृत्ति (लगभग 100K) तक संचालित होता है। इसका समतुल्य मॉडल एक दो-घटक मॉडल है जिसमें एक प्रतिरोधक और एक प्रारंभ करनेवाला होता है। मध्य-आवृत्ति बैंड (लगभग 10K से 100M) को पूरी तरह से कवर करने के लिए कई क्रम के कैपेसिटर के साथ डीकपलिंग कैपेसिटर का उपयोग करना सबसे अच्छा है। वायरिंग इंडक्टेंस और पैकेज इंडक्टेंस के अस्तित्व के कारण, भले ही बड़ी संख्या में डीकपलिंग कैपेसिटर स्टैक किए गए हों, उच्च आवृत्तियों पर काम करना मुश्किल होगा। PCB पावर सप्लाई ग्राउंड प्लेन एक प्लेट कैपेसिटर बनाता है, जिसका डीकपलिंग प्रभाव भी होता है, लगभग दसियों मेगाबाइट। चिप पैकेजिंग और चिप्स उच्च आवृत्ति बैंड (100M से ऊपर) के लिए जिम्मेदार हैं। वर्तमान उच्च-अंत डिवाइस आम तौर पर पैकेज में डिकम्पलिंग कैपेसिटर जोड़ते हैं। इस समय, पीसीबी पर डिकम्पलिंग रेंज को दसियों मेगाबाइट या यहां तक कि कई मेगाबाइट तक घटाया जा सकता है। इसलिए, जब वर्तमान लोड अपरिवर्तित रहता है, तो हमें केवल यह निर्धारित करने की आवश्यकता होती है कि वोल्टेज शोर किस आवृत्ति बैंड में दिखाई देता है, और फिर इस आवृत्ति बैंड के अनुरूप डिकम्पलिंग घटकों को अनुकूलित करें। दो डिकम्पलिंग तत्व आसन्न आवृत्ति बैंड में सहयोग करेंगे, इसलिए डिकम्पलिंग तत्वों के महत्वपूर्ण बिंदुओं का विश्लेषण करते समय आसन्न आवृत्ति बैंड में डिकम्पलिंग तत्वों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।
पारंपरिक बिजली आपूर्ति डिबगिंग अनुभव के आधार पर, कुछ डीकॉउलिंग कैपेसिटर को पहले बिजली आपूर्ति नेटवर्क के प्रतिबाधा मार्जिन को बढ़ाने के लिए नेटवर्क में जोड़ा गया था ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि मध्य-आवृत्ति बैंड में बिजली आपूर्ति नेटवर्क का प्रतिबाधा अनुप्रयोग परिदृश्य की जरूरतों को पूरा कर सके। परिणाम केवल कुछ mV रिपल में कमी है, एक न्यूनतम सुधार। इस परिणाम की कई संभावनाएं हैं: 1. शोर कम आवृत्ति पर है और इन डीकॉउलिंग कैपेसिटर की सीमा के भीतर नहीं है; 2. कैपेसिटेंस जोड़ने से पावर रेगुलेटर VRM की लूप विशेषताएं प्रभावित होती हैं, और कैपेसिटेंस के कारण प्रतिबाधा में कमी VRM से संबंधित होती है। गिरावट की भरपाई होती है। इस प्रश्न को ध्यान में रखते हुए,
ऑसिलोस्कोप का आवृत्ति डोमेन विश्लेषण फ़ंक्शन फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म के माध्यम से महसूस किया जाता है। फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म का सार यह है कि किसी भी समय डोमेन अनुक्रम को विभिन्न आवृत्तियों के साइन वेव सिग्नल के अनंत सुपरपोजिशन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। हम इन साइन तरंगों की आवृत्ति, आयाम और चरण जानकारी का विश्लेषण करते हैं, जो एक विश्लेषण विधि है जो समय डोमेन सिग्नल को आवृत्ति डोमेन में बदल देती है। डिजिटल ऑसिलोस्कोप द्वारा नमूना किया गया अनुक्रम एक असतत अनुक्रम है, इसलिए हमारे विश्लेषण में फास्ट फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म (FFT) का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। FFT एल्गोरिथ्म को असतत फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म (DFT) एल्गोरिथ्म से अनुकूलित किया गया है। गणना की मात्रा कई क्रमों से कम हो जाती है, और जितने अधिक बिंदुओं की गणना करने की आवश्यकता होती है, गणना में उतनी ही अधिक बचत होती है।
