鼎陽SDS2000示波器在測(cè)試電源紋波/噪聲上的應(yīng)用
摘要
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/215730.htm如今的電子產(chǎn)品,信號(hào)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(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%。
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)的距離過大
4,示波器通道的設(shè)置(50Ω和1MΩ,直流耦合還是交流耦合)
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,也有更為高級(jí)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篮螅?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)試的電源噪聲高于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無衰減檔位,一般無源探頭在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(cè)量影響。如選用10X檔位,不但無濾波作用,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)過大示波器顯示不出紋波/噪聲信號(hào),方便測(cè)量(以更小檔位來仔細(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甚至更小時(shí),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,
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),本來紋波/噪聲就為小信號(hào),接地線過長(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)
評(píng)論