電源紋波噪聲測(cè)試方法及預(yù)防措施

電子電路(如手機(jī)、服務(wù)器等領(lǐng)域)的切換速度和信號(hào)擺動(dòng)率高于以前。同時(shí)，芯片的包裝和信號(hào)擺動(dòng)越來越小，對(duì)噪聲更敏感。因此，電路設(shè)計(jì)師更關(guān)心電源噪聲的影響。實(shí)時(shí)示波器是測(cè)量電源噪聲的常用工具，但如果使用錯(cuò)誤，可能會(huì)帶來完全錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。PRBTEK在與用戶溝通的過程中發(fā)現(xiàn)，許多用戶的測(cè)試方法不正確，因此總結(jié)了電源紋波噪聲測(cè)試中需要注意的一些問題，供您參考。

由于電源噪聲帶寬很寬，很多人會(huì)選擇示波器進(jìn)行電源噪聲測(cè)量。但不可忽視的是，實(shí)時(shí)寬帶數(shù)字示波器及其探頭都有其固有的噪聲。如果要測(cè)量的噪聲與示波器和探頭的噪聲相同，則很難準(zhǔn)確測(cè)量。

示波器的主要噪聲來自兩個(gè)方面：示波器本身的噪聲和探頭的噪聲。

所有實(shí)時(shí)示波器都使用衰減器來調(diào)整垂直范圍。設(shè)置衰減后，示波器本身的噪聲將被放大。例如，當(dāng)沒有衰減器時(shí)，示波器的基本范圍為5mV/格，假設(shè)此時(shí)示波器的底噪音為500uVRMS。當(dāng)量程改為50時(shí)mV/格時(shí)，示波器將在輸入電路中增加10個(gè)：1.衰減器。為了顯示正確的電壓信號(hào)，示波器Z將顯示信號(hào)放大10倍。因此，示波器的底部噪聲似乎有5倍mVRMS是的。因此，在測(cè)量噪聲時(shí)，應(yīng)盡可能使用示波器Z敏感的測(cè)量范圍。然而，在Z敏感齒輪下，示波器通常沒有足夠的偏置范圍來將測(cè)量的DC電壓拉到示波器屏幕的中心進(jìn)行測(cè)試，因此通常需要使用示波器AC耦合功能過濾掉直流電平AC成分。

基于同樣的原因，在電源測(cè)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。否則示波器的噪音也會(huì)被放大。

探頭帶來的噪音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)的噪音都是一定的。但是，在某些不正確的使用方法下，探頭可能會(huì)帶來額外的噪音，一個(gè)典型的例子就是使用長(zhǎng)地線。為了方便測(cè)試，示波器的的無源探頭通常會(huì)使用15cm左右的鱷魚夾形式的長(zhǎng)地線，但是這對(duì)于電源紋波的測(cè)試卻是不適用的，特別是板上存在開關(guān)電源的場(chǎng)合。由于開關(guān)電源的切換會(huì)在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長(zhǎng)地線又恰恰相當(dāng)于一個(gè)天線，所以會(huì)從空間把大的電磁干擾引入測(cè)量電路。

一個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證方法就是把地線和探頭前端接在一起，靠近被測(cè)電路(不直接接觸)就可能在示波器上看到比較大的開關(guān)噪音。因此測(cè)量過程中應(yīng)該使用盡可能短的地線。為了減小開關(guān)噪音的影響，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(huì)有更高的共模抑制比，對(duì)于抑制共模噪音會(huì)有比較好的效果。

最后要注意的一點(diǎn)是，通常電源測(cè)試都規(guī)定了某個(gè)頻率范圍內(nèi)的紋波和噪音，比如20MHz以內(nèi)的，而一般示波器的帶寬都大于這個(gè)要求，因此測(cè)試時(shí)可以打開示波器的帶寬限制功能，這對(duì)于減小高頻噪音也會(huì)有比較好的效果。

因此，總結(jié)一下，對(duì)于電源紋波噪音的測(cè)試，通常需要注意以下幾點(diǎn)：

1、盡量使用示波器靈敏的量程檔;

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;

PRBTEK告知注意了以上問題，電源噪音測(cè)試通常會(huì)有一個(gè)滿意的結(jié)果。

審核編輯 黃宇