簡介

本信號鏈電源優(yōu)化系列文章的第1部分討論了如何量化電源噪聲以確定其影響信號鏈器件的哪些參數(shù)。通過確定信號處理器件可以接受而不影響其所產(chǎn)生信號的完整性的實際噪聲限值,，可以創(chuàng)建優(yōu)化的配電網(wǎng)絡(luò)(PDN)。在第2部分中,，該方法被應(yīng)用于高速模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器,，證明將噪聲降低到必要水平并不一定要提高成本、增加尺寸,、降低效率,。這些設(shè)計參數(shù)實際上可以在一個優(yōu)化的電源解決方案中滿足。

本文重點關(guān)注信號鏈的另一部分——RF收發(fā)器,。本文將探討器件對來自各電源軌的噪聲的敏感度，確定哪些器件需要額外的噪聲濾波,。本文提供了一種優(yōu)化的電源解決方案,，并通過將其SFDR和相位噪聲性能與當(dāng)前PDN（當(dāng)連接到RF收發(fā)器時）進行比較來進一步驗證。

優(yōu)化ADRV9009 6 GHz雙通道RF收發(fā)器的電源系統(tǒng)

ADRV9009是一款高集成度射頻(RF),、捷變收發(fā)器,，提供雙通道發(fā)射器和接收器、集成式頻率合成器以及數(shù)字信號處理功能,。這款I(lǐng)C具備多樣化的高性能和低功耗組合,，可滿足3G、4G和5G宏蜂窩時分雙工(TDD)基站應(yīng)用要求,。

對于VDDA1P3_AN電源軌,，測量是在收發(fā)器板的兩個不同分支上進行。請注意,，在圖2中,，PSMR在<200kHz紋波頻率時低于0 dB，表示這些頻率下的紋波產(chǎn)生更高的相同幅度調(diào)制雜散,。這意味著在200 kHz以下,，接收器1對VDDA1P3_AN電源軌產(chǎn)生的最小紋波也非常敏感。

VDDA_1P8電源軌在收發(fā)器板上分為兩個分支：VDDA1P8_TX和VDDA1P8_BB,。VDDA1P8_TX電源軌在100 kHz時達到最小PSMR,，約為27 dB，對應(yīng)于100kHz紋波的63.25 mV p-p,，產(chǎn)生2.77 mV p-p的調(diào)制雜散,。VDDA1P8_BB在5 MHz紋波頻率時測量約11 dB的最小值，相當(dāng)于0.136 mV p-p的注入紋波產(chǎn)生的0.038 mV p-p雜散,。

VDDA_3P3數(shù)據(jù)顯示,，在大約130 kHz及以下，PSMR低于0 dB,，表示接收器1處的RF信號對來自VDDA_3P3的噪聲非常敏感,。該電源軌的PSMR隨著頻率提高而上升，在5 MHz達到72.5 dB,。

總之,，PSMR結(jié)果表明,，在這些電源軌中，VDDA1P3_AN和VDDA_3P3電源軌噪聲最令人擔(dān)憂,，貢獻了ADRV9009收發(fā)器最大部分的耦合到接收器1的紋波量,。

測試

圖4顯示了VDDA1P3_AN電源軌的雜散閾值，以及LTM8063 μModule?穩(wěn)壓器不同配置的實測噪聲頻譜,。 如圖4所示,，在禁用展頻(SSFM)的情況下，使用LTM8063為電源軌直接供電,，在LTM8063的基波工作頻率和諧波頻率處產(chǎn)生超過閾值的紋波,。具體說來，紋波在1.1 MHz時超過限值0.57 mV,，表明需要后置穩(wěn)壓器和濾波器的某種組合來抑制開關(guān)穩(wěn)壓器的噪聲,。

如果僅增加LC濾波器（無LDO穩(wěn)壓器），則開關(guān)頻率處的紋波剛剛達到最大允許的紋波——可能沒有足夠的設(shè)計裕量來確保收發(fā)器性能最佳,。增加ADP1764 LDO后置穩(wěn)壓器并開啟LTM8063的展頻模式,，可以降低整個頻譜上的基波開關(guān)紋波幅度及其諧波，以及SSFM在1/f區(qū)域中引起的噪聲峰值,。 通過開啟SSFM并增加LDO穩(wěn)壓器和LC濾波器,，可以實現(xiàn)最佳效果，降低開關(guān)動作所引起的剩余噪聲,，給最大允許紋波留下約18 dB的裕量,。

展頻將噪聲擴散到更寬頻帶上，從而降低開關(guān)頻率及其諧波處的峰值和平均噪聲,。這是通過3 kHz三角波上下調(diào)制開關(guān)頻率來做到的,。這會在3 kHz處引入新的紋波，LDO穩(wěn)壓器會進行處理,。

使能SSFM后,，由此產(chǎn)生的低頻紋波及其諧波在圖5和圖6所示的VDDA_1P8和VDDA_3P3輸出頻譜中顯而易見。如圖5所示,，使能SSFM時LTM8074的噪聲頻譜為VDDA_1P8電源軌的最大允許紋波提供最小約8 dB的裕量,。因此，滿足此電源軌的噪聲要求不需要后置穩(wěn)壓器濾波,。

優(yōu)化解決方案

基于上述測試結(jié)果,，圖7顯示了一種優(yōu)化解決方案，當(dāng)用在ADRV9009收發(fā)器板上時,，它能提供>6 dB的噪聲裕量,。

表1顯示了優(yōu)化PDN與標(biāo)準(zhǔn)PDN的對比。組件大小減小29.8%，效率從66.9%提高到69.9%,，整體節(jié)能0.5 W,。

表1.ADRV9009優(yōu)化PDN與當(dāng)前PDN的比較

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