中心議題：

• 用示波器進行電源噪聲測試

解決方法：

• 測量時讓波形占滿屏幕可有效減少量化誤差
• 需要選擇合適的探頭
• 測量小電源噪聲推薦使用50歐的輸入阻抗

當今的電子產品，信號速度越來越快
，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，而現在

，高速IC的供電通常為2.5V, 1.8V或1.5V等等。對於這類電壓較低直流電源的電壓測試（簡稱電源噪聲測試），本文將簡要討論和分析。

在電源噪聲測試中，通常有三個問題導致測量不準確：
1.示波器的量化誤差；
2.使用衰減因子大的探頭測量小電壓；
3.探頭的GND和信號兩個探測點的距離過大
；

示波器存在量化誤差。實時示波器的ADC為8位，把模擬信號轉化為2的8次方（即256個）量化的級別，如果顯示的波形隻占屏幕很小一部分

，則增大了量化的間隔，減小了精度。準確的測量需要調節示波器的垂直刻度（必要時使用可變增益），盡量讓波形占滿屏幕，充分利用ADC的垂直動態範圍。圖一中藍色波形信號（C3）的垂直刻度是紅色波形（C2）四分之一，對兩個波形的上升沿進行放大（F1=ZOOM(C2), F2=ZOOM(C3)），然後對放大的波形作長餘輝顯示，可以看到，右上部分的波形F1有較多的階梯（即量化級別），而右下部分波形F2的階梯較少（即量化級別更少）。如果對C2和C3兩個波形測量一些垂直或水平參數，可以發現占滿屏幕的信號C2的測量參數統計值的標準偏差小於後者的。說明了前者測量結果的一致性和準確性。
tongchangceliangdianyuanzaosheng



，shiyongyouyuanhuozhewuyuantantou，tancemouxinpiandedianyuanyinjiaohediyinjiao，ranhoushiboqishezhiweichangyuhuimoshi，zuihouyonglianggeshuipingyoubiaolaiceliangdianyuanzaoshengdefengfengzhi。zhezhongfangfayouyigewentishi
，changguidewuyuantantouhuoyouyuantantou
，qishuaijianyinziwei10，和示波器連接後，垂直刻度的最小檔位為20mV
，在不使用DSP濾波算法時
，探頭的本底噪聲峰峰值約為30mV。以DDR2的1.8V供電電壓為例，如果按5％來算，其允許的電源噪聲為90mV

，探頭的噪聲已經接近待測試信號的1/3，所以，用10倍衰減的探頭是無法準確測試1.8V/1.5V等小電壓。在實際測試1.8V噪聲時，垂直刻度通常為5-10mV/div之間。

另外，探頭的GND和信號兩個探測點的距離也非常重要，當兩點相距較遠
，會有很多EMI噪聲輻射到探頭的信號回路中（如圖二所示），示波器觀察的波形包括了其他信號分量，導致錯誤的測試結果。所以要盡量減小探頭的信號與地的探測點間距，減小環路麵積。 對於小電源的電壓測試
，我們推薦衰減因子為1的無源傳輸線探頭。使用這類探頭時
，示波器的最小刻度可達2mV/div，不過其動態範圍有限
，偏移的可調範圍限製在+/-750mV之間
，所以，在測量常見的1.5V、1.8V電源時，需要隔直電路（DC-Block）後再輸入到示波器。 如圖三為力科PP066探(tan)頭(tou)
，該(gai)探(tan)頭(tou)的(de)地(di)與(yu)信(xin)號(hao)的(de)間(jian)距(ju)可(ke)調(tiao)節(jie)，探(tan)頭(tou)的(de)地(di)針(zhen)可(ke)彈(dan)性(xing)收(shou)縮(suo)，操(cao)作(zuo)起(qi)來(lai)非(fei)常(chang)方(fang)便(bian)。通(tong)過(guo)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)加(jia)隔(ge)直(zhi)模(mo)塊(kuai)後(hou)連(lian)接(jie)到(dao)示(shi)波(bo)器(qi)通(tong)道(dao)上(shang)。也(ye)可(ke)以(yi)把(ba)同(tong)軸(zhou)電(dian)纜(lan)剝(bo)開(kai)，直(zhi)接(jie)把(ba)電(dian)纜(lan)的(de)信(xin)號(hao)和(he)地(di)焊(han)接(jie)到(dao)待(dai)測(ce)試(shi)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)地(di)上(shang)。在(zai)圖(tu)四(si)中(zhong)把(ba)SMA接頭的同軸電纜的一段剝開，焊接到了電腦主板的DDR2供電的1.8V上麵，測量其電源噪聲。 如圖五所示為某光模塊的3.3V電源的噪聲。其噪聲的頻譜最高點的頻率為311.6KHz。這個光模塊輸出的1.25Gbps光信號的抖動測試中發現了同樣的312KHz的周期性抖動。在圖六中可以看到
，把1.25G串行信號的周期性抖動分解後(Pj breakdown菜單)
，發現312KHz的周期性抖動為63.7皮pi秒miao
，在zai眼yan圖tu中zhong也ye明ming顯xian可ke以yi觀guan察cha到dao抖dou動dong。通tong過guo這zhe個ge案an例li說shuo明ming

，電dian源yuan噪zao聲sheng很hen可ke能neng導dao致zhi一yi些xie高gao速su信xin號hao的de眼yan圖tu和he抖dou動dong變bian差cha。對dui電dian源yuan噪zao聲sheng進jin行xing頻pin譜pu分fen析xi，能neng有you效xiao定ding位wei噪zao聲sheng的de來lai源yuan
，指zhi引yin調tiao試shi的de方fang向xiang。
在使用示波器測量電源噪聲時，為了保證測量精度，需要選擇足夠的采樣率和采集時間。

推薦采樣率在500MSa/s以上，這樣奈科斯特頻率為250M，可以測量到250MHz以下的電源噪聲。對於目前最普及的板級電源完整性分析，250M的帶寬已足夠。低於這個頻率的噪聲可以使用陶瓷電容、PCB上緊耦合的電源和地平麵來濾波。而高於這個頻率的隻能在封裝和芯片級的去耦措施來完成了。

波形的采集時間越長，則轉化為頻譜後的頻譜分辨率（即delta f）越小。通常我們的開關電源工作在10KHz以上
，如果頻譜分辨率要達到100Hz的話，至少需要采集10ms長的波形，在500MSa/s采樣率時，示波器需要500MSa/s * 10 ms = 5M pts的存儲深度。