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示波器在测验电源纹波/噪声上的使用

摘要如今的电子产品,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年代芯片的供电通常是5V和3.3V,而现在,高速IC的供电通常为2.5V,1.8V或1.5V等等,供电电压越小,对电压的波动

丈量方法
丈量纹波/噪声首要有必要知道正确的丈量方法,许多工程师拿数字示波器丈量出来几百mV的纹波/噪声值,和参数标准一比,彻底差了几十的倍数这个肯定是丈量方法不正确形成。


以下几点会影响到电源纹波/噪声丈量的准确性:
1,示波器的底噪和量化差错
2,运用衰减因子大的探头丈量小电压
3,探头的GND和信号两个勘探点的间隔过大
4,示波器通道的设置(50Ω和1MΩ,直流耦合仍是沟通耦合)
1 对仪器的要求


示波器参数要求:
支撑带宽约束或数字滤波功用:一般示波器都支撑20MHz带宽约束,也有更为高档的全带宽约束功用,如:SDS2000系列阻抗要求50欧和1M欧可选。


在芯片端的电源和地阻抗一般是毫欧等级的,高频的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欧输入阻抗时测验的电源噪声高于50欧的。


探头要求:
为了使接地线尽量短,可认为探头装备测验短针,或许克己短接地线:去除探头接地线套,用金属丝自行绕制接地短线,引荐五类线中铜丝,强度适中。也能够用焊锡丝、铝丝等。


挑选1X无衰减档位,一般无源探头在1X档位时,其带宽约束在6MHz/10MHz带宽,如此在前端可有用滤除高频纹波/噪声的搅扰,减小纹波/噪声丈量影响。如选用10X档位,不但无滤波效果,并且对纹波/噪声信号衰减严峻,会添加调查难度。


下面以鼎阳公司的SDS2000为例,进行惯例丈量所选用的正确操作过程:
1.翻开SDS2000的带宽约束功用,约束示波器带宽为20MHz,意图是防止数字电路的高频纹波/噪声影响丈量,尽量确保丈量的准确性;一起阻抗挑选50Ω。
2.设置耦合方法为沟通耦合,防止由于直流信号过大示波器显现不出纹波/噪声信号,便利丈量(以更小档位来细心观测纹波/噪声,不关心直流电平);在DC耦合下,在量程2mV乃至更小时,有些示波器的偏置电压不行。鼎阳SDS2000示波器的电压偏移规模如下,
3.确保探头接地尽量短,假如探头和地间隔较远就会有许多的EMI噪声辐射到探头的信号回路中,如图一所示,示波器调查的波形包含了其他的信号重量导致测验成果过错。因而要尽量减小探头的信号与地的勘探点的距离,减小环路面积。(丈量纹波/噪声动辄上百mV的主要原因便是接地线太长),能够撤除探头的接地线和外壳,显露探头地壳,将接地线缠绕在探头地壳上,这一能够有用的确保接地线长度小于1cm;(这是要点,原本纹波/噪声就为小信号,接地线过长产生的电感效应会对丈量产生较大的纹波/噪声搅扰)



2 实践测验一个纹波/噪声信号:
丈量一个直流电源的纹波/噪声,如下图:


首要用高阻测验纹波/噪声,如图3;


其次用50Ω测验纹波/噪声,如图4;


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欧姆时,一般其测出的电源噪声大于50欧姆输入阻抗的。由于高频的电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后,当示波器输入阻抗为50欧姆时,同轴电缆的阻抗50欧姆与通道的彻底匹配,无反射;当输入阻抗为1M欧姆时,即高阻时,电源噪声会产生反射,这样就会导致1M欧姆测验的噪声大于50欧姆的。
所以,丈量小电源噪声时,引荐运用50欧姆的输入阻抗。

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