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泰克MSO6B系列示波器低電壓下電源紋波與噪聲的測試挑戰(zhàn)

發(fā)布日期:2025-07-10 14:27:19         瀏覽數:   

電源作為算力芯片的能量來源和邏輯狀態(tài)參考基準,其紋波與噪聲的控制至關重要。若紋波和噪聲過大,會給高速變化的邏輯信號帶來大量抖動,進而產生誤碼 —— 即把邏輯 1 誤判為 0,或把邏輯 0 誤判為 1,輕則影響芯片性能,重則導致芯片無法正常工作。在高速信號驗證中,關鍵的隨機抖動和低頻周期性抖動,很多都由電源的噪聲和紋波引入。

電源的紋波和噪聲測量,一直是電源工程師關注的焦點。隨著算力芯片工作電壓不斷降低,電源留給紋波和噪聲的裕度大幅縮小,給設計與測試都帶來了難題。

泰克MSO6B系列示波器低電壓下電源紋波與噪聲的測試挑戰(zhàn)(圖1)


設計層面,算力芯片普遍采用 POL 降壓方式,將 DC-DC 變壓器盡可能靠近負載端,以此有效避免傳輸鏈路上引入的外部干擾。

測試層面,則需要使用更高精度、更低底噪的示波器和專用電源紋波探頭,通過降低測量系統(tǒng)自身引入的噪聲,來實現對電源紋波和噪聲的準確測量。

泰克的 MSO6B 系列示波器在底噪性能上表現優(yōu)異,其底噪有效值在 20MHz 帶寬下低至 8.68uV,1GHz 帶寬下低至 51.5uV,是準確測量電源紋波和噪聲的優(yōu)選之一。

或許有人會問,若電源電壓為 1V,示波器底噪稍高一些,裕量是否還有很大空間,是否可行?這需要從兩個方面來理解:

其一,儀器的底噪指標通常采用有效值,而電源紋波和噪聲的測量規(guī)范一般使用峰峰值。峰峰值與測量樣本數相關,測量樣本數越多,峰峰值越大,我們可近似認為峰峰值是有效值的 10 倍以上。

其二,電源工程師測量底噪和紋波時都會用到探頭,而探頭會引入額外的底噪。

為什么一定要用探頭呢?原因有幾點:一是探頭使用便捷;二是探頭能提供較高的輸入阻抗,對待測電路的影響?。蝗翘筋^可提供較大的偏置電壓,能在測量噪聲和紋波的同時,觀察到電源直流電壓的變化,尤其當芯片負載處于動態(tài)變化時,電源直流電壓也會隨之改變。

當示波器接上探頭后,再去測量底噪的峰峰值,就會發(fā)現實際底噪并不小。有示波器和探頭的工程師可以嘗試一下:將示波器接上探頭,不接任何待測信號,在示波器上打開峰峰值測量,得到的結果就是系統(tǒng)底噪。

 

泰克MSO6B系列示波器低電壓下電源紋波與噪聲的測試挑戰(zhàn)(圖2)

常規(guī)的示波器與探頭組合,系統(tǒng)底噪峰峰值在 5mV 以上。但有些算力芯片和通信芯片,要求電源噪聲的峰峰值必須小于 3mV,如此一來,測量系統(tǒng)自身的底噪就已經超出要求,測量結果自然難以達標。

為了更準確地測量電源紋波和噪聲,泰克推出了專用的電源軌探頭 TPR 系列。該系列探頭在 20MHz 帶寬下,底噪峰峰值低至 300uV,即便在 4GHz 全帶寬下,底噪峰峰值也僅為 1.3mV。而且 TPR 探頭支持高達 60V 的偏置電壓,還有多種探頭附件,不僅測量精準,使用起來也十分方便。

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