电源纹波的概念就不讲了,通常规定电源纹波最大不能超过电源电压的5%,即5V的电源只能上下波动0.25V,而1V的电源只能上下波动50mV。纹波过大可能造成器件逻辑错误,以CPU的内核电压为例,假设CPU内核的休眠电压为0.8V,如果纹波达到0.2V,即实际电压最低可能会到达0.7V,这时候可能CPU内核无法识别信号到底是高电平还是浮空,就直接进入了一种错误的逻辑状态,进而程序死机。
很多人测试纹波是直接拿着示波器的挂钩和鳄鱼夹分别接电源和地测试纹波,这会引入很大的干扰,正确的测量方式应该是如下:
1. 因为用挂钩和鳄鱼夹会使得环路变得很长,自身电感效应和辐射波形最终都会耦合到纹波波形进去,使得测量结果不正确。应该先摘除示波器探头的挂钩和鳄鱼夹,然后用顶针直接顶到电源,地端用短线直接引到电源对应的地。
2. 由于测纹波的目的就是想知道负载那边的电源质量,芯片有没有可能因为电源进入异常。所以测纹波请不要测量电源芯片输出端,而是应该测量最靠近负载引脚的地方。有的人把示波器直接接在负载电容上,但负载电容和实际负载引脚的纹波还是有些差别的,追求极致测量的话,应该越靠近负载引脚越好。
3. 电源芯片厂家通常会将示波器调成20M的带宽限制再测纹波,因为他们的芯片PWM频率不会超过3M,算上5次的谐波,最多不用超过20M,这也是为什么他们自己测量的纹波数据都很漂亮。然而我们要测的是实际CPU引脚下面真正的纹波值,因为这才真正关系到CPU会不会进入逻辑错误的状态。CPU的工作频率大部分都超过20M,所以我们要设置成全带宽(探头和示波器的带宽最好都超过500M)把CPU引脚下的数字纹波也读取出来。
4. 示波器要让它工作在余辉模式,余辉模式就是把所有抓取过的波形都保存在屏幕上,这样才能判断在一段时间内电源最高点能达到多少,最低点又是多少。
5. 示波器的水平轴最好设置成2ms,这样全屏就是20ms,可以将市电的影响也体现出来。
6. 示波器的探头最好选择1:1的。如果选择10:1就代表示波器要将采样信号放大10倍,由于示波器的增益自身也有一定干扰,会把这部分的干扰也给放大并整合到波形中。
7. 如果要求非常极致,需要把示波器的输入阻抗改为50R,因为1M的阻抗会使得与一定的信号反射。
8. 由于高端的CPU的部分电源会调压,测量的时候可以让软件部门帮忙定频不调压,避免将调压的值也算进纹波,那可能就会达到大几百毫伏。(X)
9. 手机测量CPU纹波可以跑安兔兔测量,避免直接在桌面条件下测量,那样不能反应最恶劣的情况。
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