電源紋波噪聲測試方法

2016-12-27 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

今天的電子電路(比如手機(jī)、服務(wù)器等領(lǐng)域)的切換速度、信號擺率比以前更高,同時芯片的封裝和信號擺幅卻越來越小,對噪聲更加敏感。因此,今天的電路設(shè)計者們比以前會更關(guān)心電源噪聲的影響。實時示波器是用來進(jìn)行電源噪聲測量的一種常用工具,但是如果使用方法不對可能會帶來完全錯誤的測量結(jié)果,筆者在和用戶交流過程中發(fā)現(xiàn)很多用戶的測試方法不盡正確,所以把電源紋波噪聲測試中需要注意的一些問題做一下總結(jié),供大家參考。

由于電源噪聲帶寬很寬,所以很多人會選擇示波器做電源噪聲測量。但是不能忽略的是,實時寬帶數(shù)字示波器以及其探頭都有其固有的噪聲。如果要測量的噪聲與示波器和探頭的噪聲在相同數(shù)量級,那么要進(jìn)行精確測量將是非常困難的一件事情。

示波器的主要噪聲來源于2個方面:示波器本身的噪聲和探頭的噪聲。

所有的實時示波器都實用衰減器來調(diào)整垂直量程。設(shè)置衰減以后示波器本身的噪聲會被放大。比如,當(dāng)不用衰減器時,示波器的基本量程是5mV/格,假設(shè)此時示波器此時的底噪聲是500uVRMS。當(dāng)把量程改成50mV/格時,示波器會在輸入電路中增加一個10:1的衰減器。為了顯示正確的電壓信號,示波器最后顯示時會把信號再放大10倍顯示。因此此時示波器的底噪聲看起來就有5mVRMS了。因此,測量噪聲時應(yīng)盡可能使用示波器最靈敏的量程檔。但是示波器在最靈敏檔下通常不具有足夠的偏置范圍可以把被測直流電壓拉到示波器屏幕中心范圍進(jìn)行測試,因此通常需要利用示波器的AC耦合功能把直流電平濾掉只測量AC成分。

基于同樣的原因,在電源測量中也應(yīng)該盡量使用1:1的探頭而不是示波器標(biāo)配的10:1的探頭。否則示波器的噪聲也會被放大。

探頭帶來的噪聲是在在衰減器前面耦合進(jìn)來的,因此無論衰減比設(shè)置多少,探頭貢獻(xiàn)的噪聲都是一定的。但是,在某些不正確的使用方法下,探頭可能會帶來額外的噪聲,一個典型的例子就是使用長地線。為了方便測試,示波器的的無源探頭通常會使用15cm左右的鱷魚夾形式的長地線,但是這對于電源紋波的測試卻是不適用的,特別是板上存在開關(guān)電源的場合。由于開關(guān)電源的切換會在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射,而示波器探頭的長地線又恰恰相當(dāng)于一個天線,所以會從空間把大的電磁干擾引入測量電路。

一個簡單的驗證方法就是把地線和探頭前端接在一起,靠近被測電路(不直接接觸)就可能在示波器上看到比較大的開關(guān)噪聲。因此測量過程中應(yīng)該使用盡可能短的地線。為了減小開關(guān)噪聲的影響,另一種比較好的辦法是使用差分探頭,通常差分探頭相比單端探頭會有更高的共模抑制比,對于抑制共模噪聲會有比較好的效果。

最后要注意的一點是,通常電源測試都規(guī)定了某個頻率范圍內(nèi)的紋波和噪聲,比如20MHz以內(nèi)的,而一般示波器的帶寬都大于這個要求,因此測試時可以打開示波器的帶

寬限制功能,這對于減小高頻噪聲也會有比較好的效果。

因此,總結(jié)一下,對于電源紋波噪聲的測試,通常需要注意以下幾點:

1、盡量使用示波器最靈敏的量程檔;

2、盡量使用AC耦合功能;

3、盡量使用小衰減比的探頭;

4、盡量使用探頭的短地線;

5、盡量使用差分探頭;

6、根據(jù)需要使用帶寬限制功能;

注意了以上問題,電源噪聲測試通常會有一個滿意的結(jié)果。

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