低噪声纹波探头指南告诉您,探头对测试有多重要!

发表时间:2019-11-15 15:50作者:泰克科技


当今大多数电子设计都要求不同的供电电压才能正确运行。事实上,一块电路内部许多元器件都要求多种电压,特别是高度集成的片上系统及多种技术接口在一起的微处理器设计。

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DC 电源噪声的组成成分

由于许多因素,执行DC低噪声纹波探头测量正变得越来越困难,面对挑战,怎样才能保证系统的每个部分都获得正确的功率,来满足其需求?

必须考虑以下几项因素:

带宽要求

系统噪声和附加探头噪声

AC或DC输入耦合的影响

低噪声纹波探头负载挑战

01 带宽

现在,随着设计尺寸和供电电压缩小,容差也在缩小。我们在分析配电网络时,更多地是把它作为传输线环境来看待,考察的是交叉耦合、线路阻抗和共振区。

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必需注意,电源转换器件的基础开关频率可能相对较慢,但边沿速度和上升时间一般要快得多,以帮助降低开关损耗。这些边沿和其他干扰源可能会激发配电网络,以高得多的频率产生噪声和谐波。视目标器件和电路功能,更高阶谐波可能会干扰操作。

因此,选择的示波器和探头必须拥有足够高的带宽,以查看这些事件,诊断与高频干扰有关的问题。泰克提供1GHz和4GHz低噪声纹波探头直接满足了这一求

02 管理测量系统和环境噪声

随着供电电压变得越来越小,由于工艺形状不断缩小,必须进行低噪声测量,以查看DC电源上存在的小的方差。此外,许多设计对待功率完整性的态度越来越严肃。其带来的影响之一,是每个电源的容限越来越紧张。

为测量这一特点,示波器不仅要有超低噪声,以查看这些事件,而且连接到示波器上的任何探头给测量带来的噪声也应非常小。测量设备增加的噪声越小,看到的信号即器件实际行为的信心也就会越高。

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   通道 1( 黄色轨迹 ) 是一条没有输入的示波器通道,通道 2(蓝色轨迹)是输入短路的 TPR1000。注意在 1GHz 带宽时, 探头只给示波器输入增加了 17µV 的噪声。

对仪器和连接的任何探头进行基准噪声测量,可以让用户了解整体系统噪声性能。简单的测量,比如在没有应用信号时输入上存在的电压的峰峰值和RMS,可以迅速比较探测系统的附加噪声。

03 选择适当的示波器输入耦合设置

许多设计拥有大容量供电电压,会通过各种DC/DC转换器滤除获得各种IC和系统要求的供电电压。一般来说,大容量供电电压要比IC需要的电压高出很多倍。例如,汽车会把12V DC转换成不到1V的供电电压,满足信息娱乐和人身安全系统中的处理器运行需求。

数据中心中通常会通过12、24或48V DC电源为服务器供电,然后再在主板上转换成其他供电电压。能够查看链条上从供电输出到IC引脚的每个环节,可以帮助工程师识别从其他电压域传递过来的噪声。

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                                   汽车信息娱乐供电系统示意图                                             服务器供电系统示意图

正因如此,选择的探头必需提供足够的偏置,来查看配电网络中测试的所有轨道。这很难实现,因为许多示波器前端根据选择的垂直灵敏度来限制提供的偏置。因此伏特/ 格的设置越低,仪器的偏置越小。高衰减探头通常拥有更多的偏置功能,但如前所示,其拥有的噪声一般要高于低衰减探头。

使用示波器AC耦合可以避免处理DC偏置,其消除了信号的DC成分,但这也会挡住可能发生的低频事件,比如电压衰落。



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