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胡为东系列文章之六–小电压电源噪声的丈量

一、影响电源噪声测试结果的主要因素影响电源噪声测试结果的主要因素有:在电源噪声测试中,通常有如下几个问题导致测量不准确:l是否需要

一、影响电源噪声测验成果的首要要素
影响电源噪声测验成果的首要要素有:在电源噪声测验中,一般有如下几个问题导致丈量不精确:
l是否需求添加20MHZ的滤波
l示波器的量化差错
l运用衰减因子大的探头丈量小电压
l探头的GND和信号两个勘探点的距离过大

1、是否需求添加20MHZ的滤波
曩昔咱们在进行电源纹波测验过程中,因为电源导致的噪声频率一般比较低,因而一般默许需求加20MHZ的滤波,意图是滤除高于20MHZ以上的噪声,来验证首要因为电源要素引起的噪声巨细。但是在实践情况下,往往还需求验证在所有频段上电源上的噪声情况如何,因而咱们需求提早弄清楚是否需求添加20MHZ的滤波。如下图所示为某DDR2/DDR3对电源纹波的要求:

图1某DDR2的手册对电源噪声的要求


图2某DDR3的手册对电源噪声的要求

2、量化差错
示波器存在量化差错,一般实时示波器的ADC为8位,把模拟信号转化为2的8次方(即256个)量化的等级,当显现的波形只占屏幕很小一部分时,则增大了量化的距离,减小了精度,精确的丈量需求调理示波器的笔直刻度(必要时运用可变增益),尽量让波形占满屏幕,充分利用ADC的笔直动态规模。在图3中蓝色波形信号(C3)的笔直刻度是赤色波形(C2)四分之一,对两个波形的上升沿进行扩大(F1=ZOOM(C2), F2=ZOOM(C3)),然后对扩大的波形作长余辉显现,能够看到,右上部分的波形F1有较多的阶梯(即量化等级),而右下部分波形F2的阶梯较少(即量化等级更少)。假如对C2和C3两个波形丈量一些笔直或水平参数,能够发现占满屏幕的信号C2的丈量参数计算值的标准偏差小于后者的。说明晰前者丈量成果的一致性和精确性。
别的为了愈加精确的丈量小电压的电源噪声,能够挑选运用具有更高ADC位数的示波器,如力科新推出的12位HRO系列的示波器。


3、防止运用衰减因子大的探头丈量小电压
一般丈量电源噪声,运用有源或许无源探头,勘探某芯片的电源引脚和地引脚,然后示波器设置为长余辉形式,最后用两个水平游标来丈量电源噪声的峰峰值。这种办法有一个问题是,惯例的无源探头或有源探头,其衰减因子为10,和示波器衔接后,笔直刻度的最小档位为20mV,在不运用DSP滤波算法时,探头的本底噪声峰峰值约为30mV。以DDR2的1.8V供电电压为例,假如按5%来算,其答应的电源噪声为90mV,探头的噪声现已挨近待测验信号的1/3,所以,用10倍衰减的探头是无法精确测验1.8V/1.5V等小电压。在实践测验1.8V噪声时,笔直刻度一般为5-10mV/div之间。

关于小电源的电压测验,咱们引荐衰减因子为1的无源传输线探头。运用这类探头时,示波器的最小刻度可达2mV/div,不过其动态规模有限,偏移的可调规模约束在+/-750mV之间,所以,在丈量常见的1.5V、1.8V电源时,需求隔直电路(DC-Block)后再输入到示波器。

如图4为力科的PP066传输线探头,该探头的地与信号的距离可调理,探头的地针可弹性缩短,操作起来十分便利。经过同轴电缆加隔直模块后衔接到示波器通道上。
在电源噪声测验中,还存在示波器通道输入阻抗挑选的争议。示波器的通道有DC50/DC1M/AC1M三个选项可选(关于高端示波器,或许只要DC50一个选项)。一些工程师以为应该运用1M欧的输入阻抗,另一些以为50欧的输入阻抗更适宜。

在测验中咱们发现:假如运用1倍衰减的探头测验,当示波器通道输入为1M欧时,一般其丈量出的电源噪声大于50欧输入阻抗的。原因是:高频电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后,当示波器输入阻抗是50欧时,同轴电缆的特性阻抗50欧与通道的彻底匹配,没有反射;而通道输入阻抗为1M欧时,适当所以高阻,依据传输线理论,电源噪声产生反射,这样,导致1M欧输入阻抗是测验的电源噪声高于50欧的。所以,丈量小电源噪声引荐运用50欧的输入阻抗。

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