电源纹波噪声测试方法及预防措施

电子电路(如手机、服务器等领域)的切换速度和信号摆动率高于以前。同时，芯片的包装和信号摆动越来越小，对噪声更敏感。因此，电路设计师更关心电源噪声的影响。实时示波器是测量电源噪声的常用工具，但如果使用错误，可能会带来完全错误的测量结果。PRBTEK在与用户沟通的过程中发现，许多用户的测试方法不正确，因此总结了电源纹波噪声测试中需要注意的一些问题，供您参考。

由于电源噪声带宽很宽，很多人会选择示波器进行电源噪声测量。但不可忽视的是，实时宽带数字示波器及其探头都有其固有的噪声。如果要测量的噪声与示波器和探头的噪声相同，则很难准确测量。

示波器的主要噪声来自两个方面：示波器本身的噪声和探头的噪声。

所有实时示波器都使用衰减器来调整垂直范围。设置衰减后，示波器本身的噪声将被放大。例如，当没有衰减器时，示波器的基本范围为5mV/格，假设此时示波器的底噪音为500uVRMS。当量程改为50时mV/格时，示波器将在输入电路中增加10个：1.衰减器。为了显示正确的电压信号，示波器Z将显示信号放大10倍。因此，示波器的底部噪声似乎有5倍mVRMS是的。因此，在测量噪声时，应尽可能使用示波器Z敏感的测量范围。然而，在Z敏感齿轮下，示波器通常没有足够的偏置范围来将测量的DC电压拉到示波器屏幕的中心进行测试，因此通常需要使用示波器AC耦合功能过滤掉直流电平AC成分。

基于同样的原因，在电源测量中也应该尽量使用1：1的探头而不是示波器标配的10：1的探头。否则示波器的噪音也会被放大。

探头带来的噪音是在在衰减器前面耦合进来的，因此无论衰减比设置多少，探头贡献的噪音都是一定的。但是，在某些不正确的使用方法下，探头可能会带来额外的噪音，一个典型的例子就是使用长地线。为了方便测试，示波器的的无源探头通常会使用15cm左右的鳄鱼夹形式的长地线，但是这对于电源纹波的测试却是不适用的，特别是板上存在开关电源的场合。由于开关电源的切换会在空间产生大量的电磁辐射，而示波器探头的长地线又恰恰相当于一个天线，所以会从空间把大的电磁干扰引入测量电路。

一个简单的验证方法就是把地线和探头前端接在一起，靠近被测电路(不直接接触)就可能在示波器上看到比较大的开关噪音。因此测量过程中应该使用尽可能短的地线。为了减小开关噪音的影响，另一种比较好的办法是使用差分探头，通常差分探头相比单端探头会有更高的共模抑制比，对于抑制共模噪音会有比较好的效果。

最后要注意的一点是，通常电源测试都规定了某个频率范围内的纹波和噪音，比如20MHz以内的，而一般示波器的带宽都大于这个要求，因此测试时可以打开示波器的带宽限制功能，这对于减小高频噪音也会有比较好的效果。

因此，总结一下，对于电源纹波噪音的测试，通常需要注意以下几点：

1、尽量使用示波器灵敏的量程档;

2、尽量使用AC耦合功能;

3、尽量使用小衰减比的探头;

4、尽量使用探头的短地线;

5、尽量使用差分探头;

6、根据需要使用带宽限制功能;

PRBTEK告知注意了以上问题，电源噪音测试通常会有一个满意的结果。

审核编辑 黄宇