低电压电源噪声的测量

简介：
本研究聚焦于低电压电源中的噪声问题，探讨了有效测量和分析这些噪声的方法，旨在提升电子设备性能与稳定性。 ### 小电压电源噪声的测量相关知识点 #### 一、引言 随着现代电子产品的不断发展，集成电路芯片的工作电压越来越趋向于低压化，如从传统的5V、3.3V下降到了2.5V、1.8V甚至更低。这种趋势对电源的稳定性提出了更高的要求，特别是对电源噪声的控制变得尤为重要。电源噪声不仅会影响电路性能，还可能导致数据错误等问题。因此，准确测量电源噪声成为了确保电子系统稳定性的关键步骤。 #### 二、影响电源噪声测试结果的主要因素 ##### 1. 是否需要增加20MHz的滤波 - **背景**：在早期电源噪声测试中，通常默认加入20MHz的滤波，旨在去除高于20MHz的噪声，以评估由电源引起的低频噪声。然而，在某些应用中，如DDR2和DDR3内存供电中，需要评估整个频段内的噪声水平。 - **建议**：根据具体应用场景的需求来决定是否需要增加20MHz的滤波。例如，在DDR2或DDR3内存供电的情况下，应当考虑整个频段的噪声情况，而非仅限于低频段。 ##### 2. 量化误差 - **原理**：大多数实时示波器采用8位ADC（模数转换器），这意味着模拟信号被转换成256个量化级别。当信号占用屏幕较小区域时，量化间隔增大，降低了测量精度。 - **解决方法**： - 调节示波器的垂直刻度，使波形尽可能占据屏幕的较大区域，从而充分利用ADC的垂直动态范围。 - 使用更高位数的ADC可以显著提高小电压信号的测试精度。 ##### 3. 避免使用衰减因子大的探头测量小电压 - **问题**：使用10倍衰减的探头测量1.8V或1.5V这样的小电压时，探头的本底噪声（约30mV峰峰值）可能会达到待测信号的很大比例，严重影响测量精度。 - **解决方案**： - 选择衰减因子为1的无源传输线探头，这样示波器的最小垂直刻度可以达到2mV/div。 - 在实际测量中，可以通过隔直电路（DC-Block）来限制偏移范围，以适应1.5V或1.8V等常见电源电压的测量需求。 #### 三、其他注意事项 - **探头设计**：使用如力科PP066传输线探头可以有效减少噪声干扰。该探头的地与信号之间的距离可调节，并且地针具备弹性收缩功能，便于操作。 - **示波器输入阻抗选择**：在电源噪声测试中，选择合适的示波器通道输入阻抗也非常重要。使用1倍衰减探头时，若示波器通道输入为1MΩ，测量出的电源噪声往往会大于50Ω输入阻抗的情况。这是因为高频电源噪声通过同轴电缆传输到示波器时，50Ω输入阻抗与同轴电缆的特性阻抗匹配更好，减少了反射现象，有助于获得更准确的测量结果。 #### 四、结论 准确测量电源噪声对于确保电子系统的可靠性和稳定性至关重要。通过合理选择滤波设置、提高ADC的位数以及使用适合的探头和正确的示波器配置，可以有效地提高电源噪声的测量精度。随着技术的进步，如力科公司推出的12位ADC示波器等新型设备的应用将进一步推动电源噪声测试技术的发展。