使用12bit高精度示波器测试电源噪声之对比测试-云帆兴烨

我们在上一篇中介绍了测量电源轨噪声的五种测试方式，分析了各自的优点和缺点，我们下面将通过两个测试实例，来对比分析结果的差异。

偏置和灵敏度对比：3.3V电源轨

如图所示，为使用同轴线缆测量3.3V电源轨，测量3.3V电源轨需要3.3V的偏置，在需要高带宽测量时，与高精度示波器的50-Ω输入连接的同轴线缆只能在低灵敏度设置下实现此偏置，这会降低SNR。

使用同轴线缆测试3.3V电源轨

但是，电源轨探头可以在非常大的偏置下实现全灵敏度，从而可以实现更高的SNR和更精确的测量（图7），在40 mVpk-pk的满量程输入范围内进行测量意味着可以应用更多的ADC分辨率来数字化信号，这可以改善SNR。

RP4030电源轨探头在很高的偏置下实现了更高灵敏度，在数字化输入信号时采用了更高的ADC分辨率

带宽对比：带有很多噪声的3.3V电源轨

为了比较五种电源轨探测方式的带宽，我们用一个4 GHz示波器来测量带有大量高频时钟信号噪声的3.3 V电源轨，同时，调整偏置和垂直灵敏度以使SNR最大化。由于带宽限制为500MHz，10MΩ无源探头无法捕获信号的所有高频成分（图8，左上方），同样的，与高精度示波器的1MΩ耦合输入连接的同轴线缆具有超过1 GHz的带宽，但仍不足以覆盖时钟噪声信号的全部频谱（图8，右上）。使用同轴电缆连接到示波器的50Ω输入，其带宽要好一些，因为它具有4 GHz带宽：足以捕获噪声信号的整个频谱。但是，为了在这种耦合和带宽条件下获得足够的偏置，垂直灵敏度会受到限制（图8，中左）。

五种测量方式带宽的对比

就其本身而言，10：1同轴探头具有4 GHz的带宽，可进行全频谱采集，但是探头的10：1衰减会导致SNR降低20 dB。当使用RP4030电源轨探头测量嘈杂的3.3V电源轨时，该探头不仅具有足够的带宽来进行全频谱捕获，而且还没有衰减，并具有非常高的偏置范围。在10：1同轴探头和RP4030探头的叠加比较中，请注意前者（绿色）和后者（灰色）之间的本底噪声差异。

高精度示波器与RP4030电源轨探头（灰色波形）和10：1同轴探头（绿色波形）相比，可以明显观察到两个探头之间的本底噪声差异

总结

高精度示波器和探头是影响电源轨噪声测量的主要因素，以上介绍了使用力科12位高精度示波器探测电源轨的各种方式各自的优点和缺点。有些方式（例如10MΩ无源探头）对电源轨的负载很小，但带宽有限。如果电源轨阻抗很低，但带宽却很高，有些方式（例如与示波器的50欧姆输入端同轴连接）在负载方面就存在问题。 RP4030电压轨探头是个例外，它是专为电源轨探测而设计的，旨在消除这些折衷，配合力科低噪声12bit示波器使用，可以准确测量电源轨噪声。