在高頻開關(guān)系統(tǒng)中，通過并聯(lián)內(nèi)阻檢測電壓時，您可能會觀察到正弦波電壓紋跌幅值過大、方波雜訊或快速轉(zhuǎn)換電壓過沖或過低的高頻噪音等問題。這種問題是由并聯(lián)的分流電感造成的，當(dāng)并聯(lián)內(nèi)阻值較低時，尤其是在1mΩ以下時，分流電感就顯得更為顯著。
圖1：這是分流電感問題的等效電路圖。開關(guān)穩(wěn)壓器的方波輸出被L1和C1混頻，致使電壓雜訊是正弦波。H1捕獲實際電壓波形(由ROUT1偵測)，E1捕獲并聯(lián)內(nèi)阻的精確電流及電感(由Rout偵測)，如同電壓測量放大器(20V電源有助于便捷地偏置和縮放以同時查看輸出波形)。
您可能碰到不正確的正弦波波紋訊號幅度和波形的問題。這兒建模的一個實例中，波紋訊號太大，使人懷疑整個檢測的確切性。電路圖中顯示了一個神秘的三角波，在并聯(lián)內(nèi)阻附近，在我對電路進(jìn)行仿真時才注意到。
圖2：紅色曲線代表實際的諧波電壓；紅色曲線代表并聯(lián)阻值的壓降，跟不帶輸入混頻器的電壓測量放大器輸出的訊號是一樣的。請注意，三角波的幅值比正弦波大得多(源E和H被縮放，當(dāng)一切正常時，它們將匹配)。
圖3：繪出了我們在應(yīng)用中見到的問題。它有一個輸入混頻器，所以放大器輸出的波形是余弦的，但幅值過大。這只不過是檢波電容器太小的問題。
圖4：此應(yīng)用電路圖顯示混頻器在RFILT和CFILT處的初始值不正確電感并聯(lián)分流公式，形成了圖3的波形。將CFILT修正為0.3μF后將提供正確的波形和幅值，如圖5所示。
圖5：串?dāng)_有正確的檢波值。波形相互重疊。
正弦波雜訊在并聯(lián)內(nèi)阻有足夠的分流電感時確實會弄成三角波形。放大器最初有一個正弦波輸出，由于設(shè)計人員明智地在放大器輸入處使用了一個低通混頻器，并且它沒有被正確地“調(diào)整”。在這些情況下，須要調(diào)整的有電容值，直至雜訊符合正確的估算值。實際應(yīng)用中的分流問題是電感并聯(lián)分流公式，由于電感尺寸的不確定，它們不違背規(guī)則的剖析技巧。您可能會在數(shù)據(jù)表中聽到“0.5到5nH”這樣的標(biāo)明，然而卻沒有具體的值，這就看您是否辛運了。所以您須要使用一個電壓探頭，通過反復(fù)調(diào)整電容器來確定正確的值(很顯著，假如幅值太大，就降低電容值，幅值太小的話就減少電容值)。
事實上，假若您有一個真正的電壓方波，您可能可以很辛運地以同樣的方法“調(diào)出”一個過沖。一旦找到正確的檢波值，就可用于生產(chǎn)，甚至在不得不更換并聯(lián)內(nèi)阻供應(yīng)商時，它仍可能有用。建立高于1mΩ并聯(lián)阻值的方式不多。我是不是提及過，因為分流電感的影響，瞬態(tài)響應(yīng)問題會隨著并聯(lián)內(nèi)阻的變小(一般大于1mΩ)而顯得更糟？
在輸入前完成混頻的重要性
混頻應(yīng)在電壓測量IC輸入之前完成，這很重要。對沒有后端混頻的系統(tǒng)常年搜集的數(shù)據(jù)顯示，在電壓和功率值的數(shù)據(jù)圖中不明緣由地碰巧(但頻度已足以造成問題)出現(xiàn)了大的尖峰。并聯(lián)內(nèi)阻的高頻響應(yīng)上升，導(dǎo)致電壓測量后端混疊，因而形成尖峰。不管是檢波穩(wěn)定放大器、delta-sigma轉(zhuǎn)換器還是平均SAR，只要是取樣系統(tǒng)，這么它們都是脆弱的。與任何混疊問題一樣，正確的解決方式是在電壓測量IC輸入前進(jìn)行模擬混頻。離開這些說您不須要混頻器的供應(yīng)商。假如它是一個取樣系統(tǒng)而且您正在搜集數(shù)據(jù)，您的電壓測量IC就須要一個干凈的訊號。還請記住，混疊不是惟一可能存在的問題，若是不對輸入進(jìn)行檢波，高頻輸入很可能使后端過載。
最后，假若您須要進(jìn)一步抑制噪聲，其實可以調(diào)到更低的頻度。在輸入步入第一個放大器之前進(jìn)行檢波總是有益的。大多數(shù)電壓測量IC在單極輸入處會限制實際混頻，但還是應(yīng)當(dāng)使用，假如須要，在放大器的輸出處還可施行更高階的混頻。
盡管本文討論的問題存在于瞬態(tài)域，但任何敏感的讀者就會意識到它可看作一個簡單的一階帶寬問題。在歐姆值極低的并聯(lián)內(nèi)阻上的分流電感形成了幾百kHz的拐角頻度，有時出奇地低。無論如何，作為帶寬問題、時間常數(shù)問題或瞬態(tài)響應(yīng)問題，最佳混頻器的時間常數(shù)都將等于并聯(lián)內(nèi)阻及其電感的時間常數(shù)(或補償并聯(lián)零頻度的極點頻度)：
電壓測量IC將一直使用差分混頻器，RFILT將是兩個內(nèi)阻之和。從物理的角度，最難的部份是得到一個實際的值。
圖6：頻度響應(yīng)曲線（紅色）顯示有3nH電感的500μΩ并聯(lián)內(nèi)阻的上升頻度響應(yīng)，以及有一對10Ω內(nèi)阻和0.3μF電容的輸入混頻器的互補響應(yīng)。請注意，并聯(lián)內(nèi)阻顯示出約為30kHz的拐角頻度。
