電源電圧変動除去比測定

課題

多相降圧コンバーターなどの最先端の電源を設計する際には、電源電圧変動除去比、すなわち電源リップル除去（PSRR）を測定する必要があります。PSRRは電源の出力安定度を示す重要な指標で、入力電圧変動が出力電圧の安定度におよぼす影響に関する情報を提供します。

ローデ・シュワルツのソリューション

R&S®MXO-K36 周波数応答解析（ボード線図）オプションを使うと、オシロスコープですばやく簡単に低周波応答を解析できます。パッシブフィルターや増幅回路など、さまざまな電子デバイスの周波数応答を評価できます。スイッチング電源の制御ループ応答や電源電圧変動除去比も測定できます。R&S®MXO-K36オプションは、内蔵波形発生器を使用して、10 mHz～100 MHzの入力信号を作成します。入力信号とDUTの出力信号の比を各テスト周波数で測定すれば、オシロスコープに利得と位相線形性を対数プロットで表示できます。

R&S®MXO-K36オプションによって、電源電圧変動除去比を測定して、レギュレート出力に対するレギュレーターシステムの遷移を評価できます。

測定セットアップ

PSRRは、正弦波リップルを印加して電圧を供給し、出力に対するレギュレーター入力から得られた利得をリップル電圧周波数の関数として測定して解析します。

注入された信号がアイソレートされ、これによるDCバイアスが発生しないことを確実にするには、Picotest J2120Aなどのラインインジェクターなどが必要です。

プロービング

適切なPSRR測定を実行するには、プローブが適切であることが重要です。試験対象のDC-DCコンバーターの除去比が高いと、Vout信号のピークツーピーク振幅が非常に小さくなる可能性があります。広いダイナミックレンジを備えたプローブが必要です。

多くのオシロスコープには10:1パッシブプローブが付属していますが、出力信号に対して1:1パッシブプローブを使用するとダイナミックレンジが拡大し、同時に測定システムの固有雑音が大幅に削減されます。ローデ・シュワルツは、38 MHzの帯域幅を備えたR&S®RT-ZP1X 1:1パッシブプローブを推奨しています。

プローブのグランド接続の長さを短くすると、グランドループインダクタンスを最小化できます。プローブの標準グランドリードがアンテナとして動作して、これにより、不要なスイッチングノイズが増幅する可能性があります。VinおよびVoutのテストポイント近くにグランドポストがある場合には、長いグランドリードを使用しないでください。R&S®RT-ZP1X プローブのグランドスプリングを使用すれば、グランド接続を短くして、測定に適した低ノイズグランドを構成できます。

デバイス設定

オシロスコープの被試験回路への接続が済んだら、次のように、簡単に測定を開始できます。

• 10 mHzと100 MHzの間でスタート周波数とストップ周波数を設定して、ジェネレーターの出力レベルを決定します。
• ディケードごとのポイント数を選択すれば、収集の分解能を改善／変更できます。オシロスコープは、ディケードあたり最大500ポイントをサポートします。
• ジェネレーター出力の振幅をプロファイル（最大100ステップ）して、被試験回路のノイズの挙動を抑制します。
• RUNを押して測定を開始します。測定結果は、利得対周波数としてプロットされます。マーカーを必要なポイントに設定します。

測定結果

ダイアグラムには、印加されたリップル電圧に対するレギュレーターシステムの遷移が利得対周波数として表示されます。追加のツールを使うと、詳細なPSRR解析を行うことができます。また、個別位置で移動可能なマーカーを使って測定トレースとトラッキングすることもできます。

表にはマーカーの座標が表示されます。

測定結果の表には、各測定ポイントの詳細な情報（周波数と利得）が表示されます。マーカーを使用すると、結果の表で関連した列が強調表示されます。

まとめ

オシロスコープは、エンジニアが多相降圧コンバーターなどの電源の設計を試験／評価するための主要なツールです。R&S®MXO-K36 周波数応答解析（ボード線図）オプションは、電源電圧変動除去比などのパラメータの解析に最適です。