当今的电子产品,信号速度越来越快,集成电路芯片的供电电压也越来越小,90年代芯片的供电一般是5V和3.3V,而现在,高速IC的供电一般为2.5V, 1.8V或1.5V等等。关于这类电压较低直流电源的电压测验(简称电源噪声测验),本文将扼要评论和剖析。
在电源噪声测验中,一般有三个问题导致丈量不精确
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间隔过大
示波器存在量化差错,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,则增大了量化的间隔,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。在图一中蓝色波形信号(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。
图一 示波器ADC的量化差错
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。
别的,探头的GND和信号两个勘探点的间隔也十分重要,当两点相距较远,会有许多EMI噪声辐射到探头的信号回路中(如图二所示),示波器调查的波形包含了其他信号重量,导致过错的测验成果。所以要尽量减小探头的信号与地的勘探点距离,减小环路面积。
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。
如图三为力科PP066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。也能够把同轴电缆剥开,直接把电缆的信号和地焊接到待测验电源的电源和地上。在图四中把SMA接头的同轴电缆的一段剥开,焊接到了电脑主板的DDR2供电的1.8V上面,丈量其电源噪声。
图四 丈量某电脑主板DDR2的1.8V的电源噪声