SDS2000示波器在測(cè)試電源紋波/噪聲上的應(yīng)用

時(shí)間：2014-02-10作者：深圳市鼎陽(yáng)科技有限公司瀏覽：89

摘要

如今的電子產(chǎn)品，信號(hào)速度越來(lái)越快，集成電路芯片的供電電壓也越來(lái)越小，90年代芯片的供電通常是5V和3.3V，而現(xiàn)在，高速IC的供電通常為2.5V, 1.8V或1.5V等等，供電電壓越小，對(duì)電壓的波動(dòng)要求也就越高。對(duì)于這類電壓較低的直流電源的電壓測(cè)試簡(jiǎn)稱電源紋波/噪聲測(cè)試。通常的紋波要求是+/-5%，有的甚至要求+/-2%。

關(guān)鍵詞

鼎陽(yáng)示波器 SIGLENT 電源紋波/噪聲 電源紋波/噪聲 測(cè)試測(cè)量  SDS2000系列

 

測(cè)量方法

測(cè)量紋波/噪聲首先必須知道正確的測(cè)量方法，很多工程師拿數(shù)字示波器測(cè)量出來(lái)幾百mV的紋波/噪聲值，和參數(shù)規(guī)格一比，完全差了幾十的倍數(shù)這個(gè)肯定是測(cè)量方式不正確造成。

以下幾點(diǎn)會(huì)影響到電源紋波/噪聲測(cè)量的準(zhǔn)確性：

1，示波器的底噪和量化誤差

2，使用衰減因子大的探頭測(cè)量小電壓

3，探頭的GND和信號(hào)兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)的距離過(guò)大

4，示波器通道的設(shè)置（50Ω和1MΩ，直流耦合還是交流耦合）




1          對(duì)儀器的要求




示波器參數(shù)要求：

支持帶寬限制或數(shù)字濾波功能：一般示波器都支持20MHz帶寬限制，也有較為**的全帶寬限制功能，如：SDS2000系列，阻抗要求50歐和1M歐可選。




在芯片端的電源和地阻抗通常是毫歐級(jí)別的，高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ篮?，?dāng)示波器輸入阻抗是50歐時(shí)，同軸電纜的特性阻抗50歐與通道的完全匹配，沒(méi)有反射;而通道輸入阻抗為1M歐時(shí)，相當(dāng)于是高阻，根據(jù)傳輸線理論，電源噪聲發(fā)生反射，這樣，導(dǎo)致1M歐輸入阻抗時(shí)測(cè)試的電源噪聲**50歐的。




探頭要求：

為了使接地線盡量短，可以為探頭配置測(cè)試短針，或者自制短接地線：去除探頭接地線套，用金屬絲自行繞制接地短線，推薦五類線中銅絲，強(qiáng)度適中。也可以用焊錫絲、鋁絲等。




    選擇1X無(wú)衰減檔位，一般無(wú)源探頭在1X檔位時(shí)，其帶寬限制在6MHz/10MHz帶寬，如此在**可有效濾除高頻紋波/噪聲的干擾，減小紋波/噪聲測(cè)量影響。如選用10X檔位，不但無(wú)濾波作用，而且對(duì)紋波/噪聲信號(hào)衰減嚴(yán)重，會(huì)增加觀察難度。




    下面以鼎陽(yáng)公司的SDS2000為例，進(jìn)行常規(guī)測(cè)量所采用的正確操作步驟：




1.打開SDS2000的帶寬限制功能，限制示波器帶寬為20MHz，目的是避免數(shù)字電路的高頻紋波/噪聲影響測(cè)量，盡量保證測(cè)量的準(zhǔn)確性；同時(shí)阻抗選擇50Ω。




2.設(shè)置耦合方式為交流耦合，避免因?yàn)橹绷餍盘?hào)過(guò)大示波器顯示不出紋波/噪聲信號(hào)，方便測(cè)量（以較小檔位來(lái)仔細(xì)觀測(cè)紋波/噪聲，不關(guān)心直流電平）；在DC耦合下，在量程2mV甚至較小時(shí)，有些示波器的偏置電壓不夠。鼎陽(yáng)SDS2000示波器的電壓偏移范圍如下，




2mV~100mV：±1V

1.02mV~1V：±10V

1.02V~10V：±100V




3.保證探頭接地盡量短，如果探頭和地距離較遠(yuǎn)就會(huì)有很多的EMI噪聲輻射到探頭的信號(hào)回路中，如圖一所示，示波器觀察的波形包括了其他的信號(hào)分量導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果錯(cuò)誤。因此要盡量減小探頭的信號(hào)與地的探測(cè)點(diǎn)的間距，減小環(huán)路面積。（測(cè)量紋波/噪聲動(dòng)輒上百mV的主要原因就是接地線太長(zhǎng)），可以拆除探頭的接地線和外殼，露出探頭地殼，將接地線纏繞在探頭地殼上，這一可以有效的保證接地線長(zhǎng)度小于1cm；（這是重點(diǎn)，本來(lái)紋波/噪聲就為小信號(hào)，接地線過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的電感效應(yīng)會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生較大的紋波/噪聲干擾）




2          實(shí)際測(cè)試一個(gè)紋波/噪聲信號(hào)：




測(cè)量一個(gè)直流電源的紋波/噪聲，如下圖： 




圖1

 

首先用高阻測(cè)試紋波/噪聲，如圖2；




圖2

其次用50Ω測(cè)試紋波/噪聲，如圖3；




圖3

 

在測(cè)試中我們發(fā)現(xiàn)：如果使用1倍衰減的探頭測(cè)試，當(dāng)示波器通道輸入為1M歐姆時(shí)，通常其測(cè)出的電源噪聲大于50歐姆輸入阻抗的。因?yàn)楦哳l的電源噪聲從同軸電纜傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ篮螅?dāng)示波器輸入阻抗為50歐姆時(shí)，同軸電纜的阻抗50歐姆與通道的完全匹配，無(wú)反射；當(dāng)輸入阻抗為1M歐姆時(shí)，即高阻時(shí)，電源噪聲會(huì)發(fā)生反射，這樣就會(huì)導(dǎo)致1M歐姆測(cè)試的噪聲大于50歐姆的。




所以，測(cè)量小電源噪聲時(shí)，推薦使用50歐姆的輸入阻抗。


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