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如果对C2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数
发布时间:2019-04-04 19:45

  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:

  过去我们在进行电源纹波测试过程中,由于电源导致的噪声频率通常比较低,因此通常默认需要加20MHZ的滤波,目的是滤除高于20MHZ以上的噪声,来验证主要由于电源因素引起的噪声大小。但是在实际情况下,往往还需要验证在所有频段上电源上的噪声情况如何,因此我们需要提前弄清楚是否需要增加20MHZ的滤波。如下图所示为某DDR2/DDR3对电源纹波的要求:

  示波器存在量化误差,通常实时示波器的ADC为8位,把模拟信号转化为2的8次方(即256个)量化的级别,当显示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,准确的测量需要调节示波器的垂直刻度(必要时使用可变增益),尽量让波形占满屏幕,充分利用ADC的垂直动态范围。在图3中蓝色波形信号(C3)的垂直刻度是红色波形(C2)四分之一,对两个波形的上升沿进行放大(F1=ZOOM(C2), F2=ZOOM(C3)),然后对放大的波形作长余辉显示,可以看到,右上部分的波形F1有较多的阶梯(即量化级别),而右下部分波形F2的阶梯较少(即量化级别更少)。如果对C2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数,可以发现占满屏幕的信号C2的测量参数统计值的标准偏差小于后者的。说明了前者测量结果的一致性和准确性。

  另外为了更加精确的测量小电压的电源噪声,可以选择使用具有更高ADC位数的示波器,如力科新推出的12位HRO系列的示波器。

  通常测量电源噪声,使用有源或者无源探头,探测某芯片的电源引脚和地引脚,然后示波器设置为长余辉模式,最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。这种方法有一个问题是,常规的无源探头或有源探头,其衰减因子为10,和示波器连接后,垂直刻度的最小档位为20mV,在不使用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,如果按5%来算,其允许的电源噪声为90mV,探头的噪声已经接近待测试信号的1/3,所以,用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。在实际测试1.8V噪声时,垂直刻度通常为5-10mV/div之间。

  对于小电源的电压测试,我们推荐衰减因子为1的无源传输线探头。使用这类探头时,示波器的最小刻度可达2mV/div,不过其动态范围有限,偏移的可调范围限制在+/-750mV之间,所以,在测量常见的1.5V、1.8V电源时,需要隔直电路(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间距可调节,探头的地针可弹性收缩,操作起来非常方便。通过同轴电缆加隔直模块后连接到示波器通道上。

  在电源噪声测试中,还存在示波器通道输入阻抗选择的争议。示波器的通道有DC50/DC1M/AC1M三个选项可选(对于高端示波器,可能只有DC50一个选项)。一些工程师认为应该使用1M欧的输入阻抗,另一些认为50欧的输入阻抗更合适。

  在测试中我们发现:如果使用1倍衰减的探头测试,当示波器通道输入为1M欧时,通常其测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欧与通道的完全匹配,没有反射;而通道输入阻抗为1M欧时,相当于是高阻,根据传输线理论,电源噪声发生反射,这样,导致1M欧输入阻抗是测试的电源噪声高于50欧的。所以,测量小电源噪声推荐使用50欧的输入阻抗。