電源系統(tǒng)作為電子設備中至關重要的組成部分，其穩(wěn)定性和可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的正常運行。然而，在實際應用中，電源系統(tǒng)往往會受到各種噪聲的干擾，這些噪聲不僅會影響電源系統(tǒng)的性能，還可能對整個電子設備產(chǎn)生不良影響。本文將探討電源系統(tǒng)中噪聲的來源。

穩(wěn)壓電源芯片本身的輸出并非恒定不變，而是存在一定的波紋。這種波紋是由穩(wěn)壓芯片自身特性所決定的，一旦選定了穩(wěn)壓電源芯片，我們便無法對其產(chǎn)生的噪聲進行有效控制。這種噪聲雖然看似微小，但在高精度、高靈敏度的電子設備中卻可能引發(fā)嚴重的問題。

穩(wěn)壓電源在面對負載電流需求的快速變化時，往往無法做到實時響應。穩(wěn)壓電源芯片通過感知其輸出電壓的變化來調(diào)整輸出電流，從而將輸出電壓穩(wěn)定在額定值附近。然而，多數(shù)常用的穩(wěn)壓源調(diào)整電壓的時間都在毫秒到微秒量級，這意味著當負載電流變化頻率在直流到幾百KHz之間時，穩(wěn)壓源尚能較好地做出調(diào)整并保持輸出電壓的穩(wěn)定。但一旦負載瞬態(tài)電流變化頻率超出這一范圍，穩(wěn)壓源的電壓輸出便會出現(xiàn)跌落，進而產(chǎn)生電源噪聲。

隨著微處理器技術的不斷發(fā)展，其內(nèi)核及外設的時鐘頻率已經(jīng)超過了600兆赫茲，內(nèi)部晶體管電平轉換時間更是下降到了800皮秒以下。這無疑對電源分配系統(tǒng)提出了更高的要求，即必須在直流到1GHz范圍內(nèi)都能快速響應負載電流的變化。然而，現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源芯片顯然無法滿足這一苛刻要求，因此我們需要采用其他方法來補償穩(wěn)壓源的這一不足。

負載瞬態(tài)電流在電源路徑阻抗和地路徑阻抗上產(chǎn)生的壓降也是電源噪聲的重要來源之一。在PCB板上，任何電氣路徑都不可避免地會存在阻抗，無論是完整的電源平面還是電源引線。

對于多層板而言，通常提供一個完整的電源平面和地平面，穩(wěn)壓電源輸出首先接入電源平面，供電電流流經(jīng)電源平面到達負載電源引腳。地路徑與電源路徑類似，只是電流路徑變成了地平面。雖然完整平面的阻抗很低，但確實存在。如果不使用平面而改用引線，那么路徑上的阻抗將會更高。

引腳及焊盤本身也會存在寄生電感，當瞬態(tài)電流流經(jīng)此路徑時必然產(chǎn)生壓降。這使得負載芯片電源引腳處的電壓會隨著瞬態(tài)電流的變化而波動，從而形成由阻抗產(chǎn)生的電源噪聲。在電源路徑上表現(xiàn)為負載芯片電源引腳處的電壓軌道塌陷；而在地路徑上則表現(xiàn)為負載芯片地引腳處的電位與參考地電位不同（需要注意的是，這與地彈現(xiàn)象不同。地彈是指芯片內(nèi)部參考地電位相對于板級參考地電位的跳變）。