在圖4的6個(gè)測(cè)試點(diǎn)的仿真結(jié)果中,u1、u3是代表真實(shí)的源端、末端的電源噪聲,這里作為參考;u2、u4是電源輸出管腳或者負(fù)載電源管腳附近的濾波電容處的結(jié)果,從圖中可以看出,這兩點(diǎn)電壓與實(shí)際電壓差別非常大;u5、u6是電源輸出管腳或者負(fù)載電源管腳附近的濾波電容焊盤處(未焊接電容器)的結(jié)果,從圖中也可以看出這兩點(diǎn)的電壓與參考值基本一致。分析其原因,由于電源紋波噪聲都是交流信號(hào),從而電容器上面有電流留過(guò),因此在電感上面會(huì)產(chǎn)生一定的壓降;而當(dāng)不焊接電容時(shí),雖然有焊盤帶來(lái)的電感,但是由于電感上無(wú)電流流過(guò),因此焊盤處的電壓值就等效于參考電壓。
通過(guò)上述的分析,對(duì)與電源測(cè)試點(diǎn)的選取,在測(cè)試電源紋波噪聲時(shí),可以在制作PCB(印制電路板)時(shí)預(yù)留專門的測(cè)試焊盤,也可以通過(guò)把單板上需要的測(cè)試點(diǎn)附近的某個(gè)電容器拆掉測(cè)試。
2.3 測(cè)量?jī)x器的選擇
電源完整性的測(cè)試,需要根據(jù)其波動(dòng)頻率、低幅度等特性選擇測(cè)試儀器。
當(dāng)需要測(cè)試電源的輸出特性時(shí):電源的輸出噪聲通常是由于MOS管的開(kāi)關(guān)所引起的,而電源的開(kāi)關(guān)頻率通常都在20 MHz以下,為了能夠隔離負(fù)載的高頻噪聲以及測(cè)試引入的高頻噪聲,需要選擇帶寬較低(或可限制帶寬)的示波器進(jìn)行電源紋波測(cè)量。
當(dāng)需要測(cè)試負(fù)載芯片的輸入電源特性時(shí):由于負(fù)載芯片中,晶體管的開(kāi)關(guān)速度及開(kāi)關(guān)時(shí)刻不同,直接影響了負(fù)載噪聲的帶寬。為了能夠真實(shí)地反映出芯片所感受到的電源紋波噪聲,就需要根據(jù)芯片中信號(hào)的最高帶寬來(lái)選擇。隨著工藝的不斷進(jìn)步,MOS管的開(kāi)關(guān)速度也越來(lái)越快,信號(hào)的帶寬也就相應(yīng)地越來(lái)越寬,因此在測(cè)試負(fù)載噪聲時(shí)一定要選擇相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器。
在選擇測(cè)試探頭時(shí),不但要注意探頭的帶寬與示波器相匹配,同時(shí)探頭自身的特點(diǎn)會(huì)引入很多寄生參數(shù),需要特別分析。通常測(cè)試電源會(huì)選用單端探頭和同軸電纜。
單端探頭的等效圖如圖5所示,其主要特性有:探頭中包含了一個(gè)pf級(jí)的電容以及M?贅級(jí)的電阻,會(huì)引入寄生參數(shù);探頭的接地線一般比較長(zhǎng),并且沒(méi)有與信號(hào)線緊耦合,會(huì)引入較大的回流電感;探頭在測(cè)試時(shí)是用針頭直接點(diǎn)在被測(cè)點(diǎn)的,測(cè)試的穩(wěn)定度非常差,會(huì)引入額外的電源波動(dòng)。