×
测量测试 > 测试测量应用 > 详情

力科示波器基础应用系列之十 --- 电源噪声探测

发布时间:2020-11-25 发布时间:
|
在板级的电源噪声测试时,选择准确的探测方案是非常关键的,在笔者的《电源噪声测量的挑战及解决之道》中,详细的介绍了电源纹波、电源噪声、电源配送网络(Power Distribution Network,简称PDN)的相关概念以及推荐的电源噪声测试方案,读者也可参考PI牛人Istvan Novak的这篇文章(见参考文献一),他推荐在板级测量PDN噪声的最佳方案也是用1:1的无源50欧传输线探头,在文中,使用了三种方案测量主板上CPU的电源噪声,最佳的方案还是1倍衰减的无源50欧传输线探头,如图1所示。

使用无源的50欧传输线探头时,示波器的通道设为DC50欧;由于是在板级测量电源噪声,使用带宽500MHz以上的示波器即可;采样率为2.5GSa/s,可以实现1.25G的奈奎斯特带宽;示波器时基设为1ms/div,可以一次捕获10ms时长的信号,完整的测量1个工频周期内的噪声(交流电50Hz通过AC-DC-DC转换后,整流与稳压后为100Hz,其周期为10ms),此时,示波器的存储深度为25Mpts。

无源50欧传输线探头
在电源噪声测试时,探测点通常为靠近IC的电源和地焊盘,比如IC附近的去耦电容的两个pin。一种方法是直接焊接同轴电缆到POWER和GND的焊盘上测试电源噪声,这是一种低成本的方案,缺点是每测量一次都需要重新焊接,效率较低;

另一种替代的方案是使用定制的无源传输线探头。如图2所示为和创定制的无源传输线探头,其探针可直接点测0603电容的两端,测量电源噪声非常方便快捷。该探头有直流耦合和交流耦合两种选择,如果使用的示波器必须隔直后测量电源噪声,可以使用后者。

对于低电压电源的噪声测试,以下为各种测试方案,排前面的为优选的测试方案。

1. 低噪声12位ADC示波器(比如HDO4000) + 1倍衰减无源传输线探头

2. 常规8位ADC示波器 + 1倍衰减无源传输线探头

3. 常规8位ADC示波器 + 隔直电容 + 1倍衰减无源传输线探头

使用方案3的原因是:由于部分实时示波器的垂直刻度为5mV/div时,偏置电压在1V以内,无法测量高于1V的电源噪声,所以,需要使用隔直电容隔离电源噪声的直流成份后再测量。这种测试方法的缺点为隔直电容可能会影响测试结果,选择不同的电容可能有不同的测试结果,接下来将分析不同隔直电容时的噪声测试结果,供读者参考。

从电路理论来分析,在图3中的隔直电容与示波器的50欧电阻组成的电路是一个带通滤波器,在低频时,可忽略电容的等效串联电感ESL,隔直电容与示波器通道的50欧电阻组成RC电路,其低频的3dB截至频率为,随着频率升高,电容的ESL以及探头中的寄生电感的影响越来越大,电感的感抗随着频率增加而增大,其高频的3dB截至频率跟探头和电容的寄生电感相关,接下来我们使用SPICE软件来仿真三种不同隔直电容时的频响曲线。



『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
汽车电子 测试方案