硬件测试之“电源纹波和噪声测试”

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本文主要介绍电源纹波和噪声及其测试方法。

电源测试中最常见的一项就是测试纹波和噪声,电源波形包括很多成分,如下图所示,B是RIPPLE,C是NOISE,A是RIPPLE+NOISE。

 

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电源的纹波主要来自开关管(电容的充放电,PWM调解产生。当然也有一部分低频噪声,如一次电源的波纹还和50Hz的工频有关),而电源的开关管工作在几十KHz到几MHz,在测试的时候使用20MHz的带宽,就是为了把高频的噪声去掉,保证测出来的是电源本身的问题,而不是高频干扰。

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噪声的测试需要使用全频带,因为有时信号需要以电源平面作为参考面,必要时使用频谱分析仪分析高频噪声的频段。而高频信号的电压一般在几百mV,且信号能产生的磁场很弱,相对于电源而言,对电源的影响很小,可以忽略。

电源测试方法:使用“接地弹簧”接地,避免长接地线带来的不必要干扰。带宽选择“20MHz”带宽限制,以防止高频噪声对测试结果造成不必要的干扰和影响(为了把非电源的东西全滤掉,看起来更直观)。时间格设置在开关电源PWM频率左右。纹波是抓开关电源输出电压的波动。噪声测试必须采用全带宽测试,要求时间格在200nS/DIV;一般是抓比开关频率高的杂波或者余波。

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在系统板卡的模块上一般来说,纹波影响芯片的基本性能和稳定性。噪声影响收发数据可靠性、丢包率等。

对于电源系统(PDS)来说,主要包括Source端(VRM,Voltage Regulator Module)和Sink端(Chip)。对于Source端来讲,测试的是电源输出的纹波,示波器选择20MHz的原因是在Source端有很多电源本身的Noise Source,比如说FET、还有电感,如果用全带宽的话,几乎大部分Noise Source都会耦合到探头上面来,这样的话根本测试不到真正电源输出纹波。对于Sink端来讲,不仅要考虑电源模块本身的Noise,还要考虑PDS中的其他因素,比如Power Plane的谐振,比如其他Noise(VDC之类)耦合到Power Plane,比如芯片本身的SSN等等,这个时候如果用20MHz带宽的话,反而会遗漏掉很多电源Noise,从而影响PI效果。所以,在Power Source端,应该用20MHz带宽去测试,而在SINK端的PI测试,则需要用全带宽去测试。

以上就是针对电源的纹波和噪声的测试。

来源:硬件助手

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