鼎陽(yáng)SDS2000示波器在測試電源紋波/噪聲上的應用

　　摘要

　　如今的電子產(chǎn)品，信號速度越來(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，而現在，高速I(mǎi)C的供電通常為2.5V, 1.8V或1.5V等等，供電電壓越小，對電壓的波動(dòng)要求也就越高。對于這類(lèi)電壓較低的直流電源的電壓測試簡(jiǎn)稱(chēng)電源紋波/噪聲測試。通常的紋波要求是+/-5%，有的甚至要求+/-2%。

　　測量方法

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

　　以下幾點(diǎn)會(huì )影響到電源紋波/噪聲測量的準確性：

　　1，示波器的底噪和量化誤差

　　2，使用衰減因子大的探頭測量小電壓

　　3，探頭的GND和信號兩個(gè)探測點(diǎn)的距離過(guò)大

　　4，示波器通道的設置(50Ω和1MΩ，直流耦合還是交流耦合)

　　對儀器的要求

　　示波器參數要求：

　　支持帶寬限制或數字濾波功能：一般示波器都支持20MHz帶寬限制，也有更為高級的全帶寬限制功能，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別的，高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸到示波器通道后，當示波器輸入阻抗是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)，相當于是高阻，根據傳輸線(xiàn)理論，電源噪聲發(fā)生反射，這樣，導致1M歐輸入阻抗時(shí)測試的電源噪聲高于50歐的。

　　探頭要求：

　　為了使接地線(xiàn)盡量短，可以為探頭配置測試短針，或者自制短接地線(xiàn)：去除探頭接地線(xiàn)套，用金屬絲自行繞制接地短線(xiàn)，推薦五類(lèi)線(xiàn)中銅絲，強度適中。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，如此在前端可有效濾除高頻紋波/噪聲的干擾，減小紋波/噪聲測量影響。如選用10X檔位，不但無(wú)濾波作用，而且對紋波/噪聲信號衰減嚴重，會(huì )增加觀(guān)察難度。

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

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

2.設置耦合方式為交流耦合，避免因為直流信號過(guò)大示波器顯示不出紋波/噪聲信號，方便測量(以更小檔位來(lái)仔細觀(guān)測紋波/噪聲，不關(guān)心直流電平);在DC耦合下，在量程2mV甚至更小時(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，

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