SDS2000示波器在測試電源紋波/噪聲上的應用

時間：2014-02-10

摘要

如今的電子產(chǎn)品，信號速度越來越快，集成電路芯片的供電電壓也越來越小，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，對電壓的波動要求也就越高。對于這類電壓較低的直流電源的電壓測試簡稱電源紋波/噪聲測試。通常的紋波要求是+/-5%，有的甚至要求+/-2%。

關鍵詞

鼎陽示波器 SIGLENT 電源紋波/噪聲電源紋波/噪聲測試測量 SDS2000系列

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(shù)字示波器測量出來幾百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)這個肯定是測量方式不正確造成。

以下幾點會影響到電源紋波/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和信號兩個探測點的距離過大

4，示波器通道的設置（50Ω和1MΩ，直流耦合還是交流耦合）

1 對儀器的要求

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別的，高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ篮?，當示波器輸入阻抗?span style="line-height:21px;word-wrap:normal;word-break:normal;">50歐時，同軸電纜的特性阻抗50歐與通道的完全匹配，沒有反射;而通道輸入阻抗為1M歐時，相當于是高阻，根據(jù)傳輸線理論，電源噪聲發(fā)生反射，這樣，導致1M歐輸入阻抗時測試的電源噪聲**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，強度適中。也可以用焊錫絲、鋁絲等。

選擇1X無衰減檔位，一般無源探頭在1X檔位時，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/噪聲測量影響。如選用10X檔位，不但無濾波作用，而且對紋波/噪聲信號衰減嚴重，會增加觀察難度。

下面以鼎陽公司的SDS2000為例，進行常規(guī)測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/噪聲影響測量，盡量保證測量的準確性；同時阻抗選擇50Ω。

2.設置耦合方式為交流耦合，避免因為直流信號過大示波器顯示不出紋波/噪聲信號，方便測量（以較小檔位來仔細觀測紋波/噪聲，不關心直流電平）；在DC耦合下，在量程2mV甚至較小時，有些示波器的偏置電壓不夠。鼎陽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就會有很多的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的間距，減小環(huán)路面積。（測量紋波/噪聲動輒上百mV的主要原因就是接地線太長），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度小于1cm；（這是重點，本來紋波/噪聲就為小信號，接地線過長產(chǎn)生的電感效應會對測量產(chǎn)生較大的紋波/噪聲干擾）

2 實際測試一個紋波/噪聲信號：

測量一個直流電源的紋波/噪聲，如下圖：

圖1

首先用高阻測試紋波/噪聲，如圖2；

圖2

其次用50Ω測試紋波/噪聲，如圖3；

圖3

在測試中我們發(fā)現(xiàn)：如果使用1倍衰減的探頭測試，當示波器通道輸入為1M歐姆時，通常其測出的電源噪聲大于50歐姆輸入阻抗的。因為高頻的電源噪聲從同軸電纜傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ篮?，當示波器輸入阻抗?span style="line-height:21px;word-wrap:normal;word-break:normal;">50歐姆時，同軸電纜的阻抗50歐姆與通道的完全匹配，無反射；當輸入阻抗為1M歐姆時，即高阻時，電源噪聲會發(fā)生反射，這樣就會導致1M歐姆測試的噪聲大于50歐姆的。

所以，測量小電源噪聲時，推薦使用50歐姆的輸入阻抗。

詞條
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