力科示波器基礎(chǔ)應(yīng)用系列之十 --- 電源噪聲探測(cè)

使用無(wú)源的50歐傳輸線(xiàn)探頭時(shí)，示波器的通道設(shè)為DC50歐；由于是在板級(jí)測(cè)量電源噪聲，使用帶寬500MHz以上的示波器即可；采樣率為2.5GSa/s，可以實(shí)現(xiàn)1.25G的奈奎斯特帶寬；示波器時(shí)基設(shè)為1ms/div，可以一次捕獲10ms時(shí)長(zhǎng)的信號(hào)，完整的測(cè)量1個(gè)工頻周期內(nèi)的噪聲（交流電50Hz通過(guò)AC-DC-DC轉(zhuǎn)換后，整流與穩(wěn)壓后為100Hz，其周期為10ms），此時(shí)，示波器的存儲(chǔ)深度為25Mpts。

無(wú)源50歐傳輸線(xiàn)探頭
在電源噪聲測(cè)試時(shí)，探測(cè)點(diǎn)通常為靠近IC的電源和地焊盤(pán)，比如IC附近的去耦電容的兩個(gè)pin。一種方法是直接焊接同軸電纜到POWER和GND的焊盤(pán)上測(cè)試電源噪聲，這是一種低成本的方案，缺點(diǎn)是每測(cè)量一次都需要重新焊接，效率較低；

另一種替代的方案是使用定制的無(wú)源傳輸線(xiàn)探頭。如圖2所示為和創(chuàng)定制的無(wú)源傳輸線(xiàn)探頭，其探針可直接點(diǎn)測(cè)0603電容的兩端，測(cè)量電源噪聲非常方便快捷。該探頭有直流耦合和交流耦合兩種選擇，如果使用的示波器必須隔直后測(cè)量電源噪聲，可以使用后者。

對(duì)于低電壓電源的噪聲測(cè)試，以下為各種測(cè)試方案，排前面的為優(yōu)選的測(cè)試方案。

1. 低噪聲12位ADC示波器（比如HDO4000） + 1倍衰減無(wú)源傳輸線(xiàn)探頭

2. 常規(guī)8位ADC示波器 + 1倍衰減無(wú)源傳輸線(xiàn)探頭

3. 常規(guī)8位ADC示波器 + 隔直電容 + 1倍衰減無(wú)源傳輸線(xiàn)探頭

使用方案3的原因是：由于部分實(shí)時(shí)示波器的垂直刻度為5mV/div時(shí)，偏置電壓在1V以?xún)?nèi)，無(wú)法測(cè)量高于1V的電源噪聲，所以，需要使用隔直電容隔離電源噪聲的直流成份后再測(cè)量。這種測(cè)試方法的缺點(diǎn)為隔直電容可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，選擇不同的電容可能有不同的測(cè)試結(jié)果，接下來(lái)將分析不同隔直電容時(shí)的噪聲測(cè)試結(jié)果，供讀者參考。

從電路理論來(lái)分析，在圖3中的隔直電容與示波器的50歐電阻組成的電路是一個(gè)帶通濾波器，在低頻時(shí)，可忽略電容的等效串聯(lián)電感ESL，隔直電容與示波器通道的50歐電阻組成RC電路，其低頻的3dB截至頻率為，隨著頻率升高，電容的ESL以及探頭中的寄生電感的影響越來(lái)越大，電感的感抗隨著頻率增加而增大，其高頻的3dB截至頻率跟探頭和電容的寄生電感相關(guān)，接下來(lái)我們使用SPICE軟件來(lái)仿真三種不同隔直電容時(shí)的頻響曲線(xiàn)。