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R&S示波器10周年专题系列之快速准确的电源完整性测量


  来源: 罗德与施瓦茨中国 时间:2020-03-20 编辑:清风
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什么是电源完整性

电源完整性(Power Integrity,简称PI),分析从DC/DC转换器的输出到芯片,板卡和系统的直流电源支路的信号质量,确保在系统工作时电源噪声能够得到有效控制,并充分抑制芯片工作时引起的电压波动、辐射和串扰,为整个电路系统提供一个稳定可靠的电源分布网络(Power Distribution Network,简称PDN)。电源完整性直接决定了产品的性能,如整机可靠性、高速数据传输的误码率、RF信号系统的相位噪声以及EMI/EMC等重要指标。

当前,用户对供电电源测试的要求显著提升。特别是在嵌入式设计领域,设计人员通过集成越来越多的功能模块到极小的空间,进而降低系统功耗。电源完整性测试在此类应用中便可不可或缺。


电源分布网络需求的不断提升,导致电源轨电压(rail voltage)和容差越来越小,因此,很多工程师对电源完整性进行精确测量也变的越来越困难。过去,任意示波器都能够测量5V电源轨上10%容差的涟波(ripple),因为500mV要求原高于示波器的噪声位准(noise level);但现在,无论使用何种示波器都难以测量1V电源轨上2%容差的涟波电压。


以下三款探头哪款最符合电源完整性要求?



使用500 MHz, 10:1无源探头测量1.5 V电源纹波

1、不符合电源完整性要求,因为噪声会掩盖信号细节。



使用38 MHz,1:1无源探头测量1.5 V电源纹波

2、不符合电源完整性要求,因为带宽限制会削弱发现高频瞬态信号的能力。



使用R&S RT-ZPR20 2 GHz,1:1有源电源完整性

探头测量1.5 V电源纹波

3、符合电源完整性要求,因为捕获的波形包括了电源路径上的高频瞬态信号。

Q&A R&S示波器10周年专题系列


学无止境:您好,想请教一个问题,当电源电压降低且容差范围低至1%至 2%,让我难以准确测量仪器及探头噪声。如果要查看快速边沿对应的谐波成分以及在电源路径上耦合的更高频率成分时,需要怎么办?

R师傅:对低电压直流电源上的纹波、噪声及瞬态进行测试是大多数示波器面临的挑战。您的这个测试需求需要示波器具备更高的测量带宽。



学无止境:难道我还要再换一台更高测试带宽的示波器吗?!

那个小编:您不需再额外添置示波器,RT-ZPR20电源完整性探头就是专为测量直流电源上叠加的较小交流电成分而设计的,在这方面可以节约您的采购成本。











最佳解决方案


选择噪声最低的信号路径阻抗

用于测量电源完整性的示波器通常具有两种信号路径阻抗,其中50Ω阻抗通常噪声更小,且支持示波器全带宽,会比1MΩ路径上的噪声要小1/2-1/3,因此50Ω路径是测量电源完整性的最佳选择。

电源轨的输出阻抗通常为mΩ等级。对于没有任何探棒的缆线测量设备来说,50Ω路径具有50Ω的直流输入阻抗,会产生一些负载效应,从而会减小电源轨直流幅度值。使用专用电源完整性探头,可以最大限度地减低该问题的影响。

关键词:R&S 示波器 电源完整性 测量    浏览量:713

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