力科示波器基礎應用系列之十 --- 電源噪聲探測

使用無源的50歐傳輸線探頭時，示波器的通道設為DC50歐；由于是在板級測量電源噪聲，使用帶寬500MHz以上的示波器即可；采樣率為2.5GSa/s，可以實現(xiàn)1.25G的奈奎斯特帶寬；示波器時基設為1ms/div，可以一次捕獲10ms時長的信號，完整的測量1個工頻周期內(nèi)的噪聲（交流電50Hz通過AC-DC-DC轉(zhuǎn)換后，整流與穩(wěn)壓后為100Hz，其周期為10ms），此時，示波器的存儲深度為25Mpts。

無源50歐傳輸線探頭
在電源噪聲測試時，探測點通常為靠近IC的電源和地焊盤，比如IC附近的去耦電容的兩個pin。一種方法是直接焊接同軸電纜到POWER和GND的焊盤上測試電源噪聲，這是一種低成本的方案，缺點是每測量一次都需要重新焊接，效率較低；

另一種替代的方案是使用定制的無源傳輸線探頭。如圖2所示為和創(chuàng)定制的無源傳輸線探頭，其探針可直接點測0603電容的兩端，測量電源噪聲非常方便快捷。該探頭有直流耦合和交流耦合兩種選擇，如果使用的示波器必須隔直后測量電源噪聲，可以使用后者。

對于低電壓電源的噪聲測試，以下為各種測試方案，排前面的為優(yōu)選的測試方案。

1. 低噪聲12位ADC示波器（比如HDO4000） + 1倍衰減無源傳輸線探頭

2. 常規(guī)8位ADC示波器 + 1倍衰減無源傳輸線探頭

3. 常規(guī)8位ADC示波器 + 隔直電容 + 1倍衰減無源傳輸線探頭

使用方案3的原因是：由于部分實時示波器的垂直刻度為5mV/div時，偏置電壓在1V以內(nèi)，無法測量高于1V的電源噪聲，所以，需要使用隔直電容隔離電源噪聲的直流成份后再測量。這種測試方法的缺點為隔直電容可能會影響測試結(jié)果，選擇不同的電容可能有不同的測試結(jié)果，接下來將分析不同隔直電容時的噪聲測試結(jié)果，供讀者參考。

從電路理論來分析，在圖3中的隔直電容與示波器的50歐電阻組成的電路是一個帶通濾波器，在低頻時，可忽略電容的等效串聯(lián)電感ESL，隔直電容與示波器通道的50歐電阻組成RC電路，其低頻的3dB截至頻率為，隨著頻率升高，電容的ESL以及探頭中的寄生電感的影響越來越大，電感的感抗隨著頻率增加而增大，其高頻的3dB截至頻率跟探頭和電容的寄生電感相關，接下來我們使用SPICE軟件來仿真三種不同隔直電容時的頻響曲線。