電源完整性 (PI) 是電子行業(yè)中廣泛使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，可分析系統(tǒng)內(nèi)部電源從源端向負(fù)載轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)男?。隨著數(shù)字信號(hào)速率的不斷提升，特別是提升到 10Gbps 以上數(shù)量級(jí)后，電源完整性的測(cè)量成為關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目之一。

　　測(cè)量?jī)?nèi)容

　　PARD  — 周期和隨機(jī)偏差，描述了在其他所有參數(shù)均為常數(shù)時(shí)直流輸出與直流平均值的偏差，用來(lái)衡量直流輸出經(jīng)過電壓調(diào)整和濾波電路之后所殘留的多余的交流和噪聲分量。

　　負(fù)載響應(yīng)  —指一個(gè)靜態(tài)或瞬態(tài)負(fù)載，根據(jù)預(yù)先確定的負(fù)載可以衡量電源維持在指定輸出電壓范圍內(nèi)的能力。通常要測(cè)量電源在基于負(fù)載的預(yù)定義建立頻段內(nèi)的瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間。

　　噪聲  — 直流電源與標(biāo)稱值的偏差。包括隨機(jī)噪聲 ( 如熱噪聲 )、雜散信號(hào) ( 例如相鄰電路或 PARD 和負(fù)載響應(yīng)中的開關(guān)耦合 )。

　　時(shí)域分析

　　實(shí)時(shí)示波器是用來(lái)進(jìn)行電源噪聲測(cè)量的常用工具，但是不能忽略的是，實(shí)時(shí)寬帶數(shù)字示波器以及其探頭都有其固有的噪聲。

　　對(duì)于電源紋波噪聲的測(cè)試，通常需要注意以下幾點(diǎn)：

　　盡量不使用 8bits 示波器

　　盡量使用專用的電源測(cè)試探頭

　　盡量使用小衰減比的探頭

　　盡量使用示波器最小量程以降低示波器本底噪聲；

　　探頭的接地線盡量短，構(gòu)成的環(huán)路面積盡可能小

　　根據(jù)需要使用帶寬限制功能,低通濾波器和高通濾波器，甚至帶通濾波器。

　　頻域分析

　　電源完整性分析對(duì)象主要是電源分配網(wǎng)絡(luò) PDN（Power Distribution Network）。要衡量 PDN 性能，只用示波器測(cè)試 CPU 和 IC 管腳的電源紋波和噪聲是不夠的，要用到網(wǎng)絡(luò)分析儀。

　　用網(wǎng)絡(luò)分析儀去測(cè)試 PDN，有兩大挑戰(zhàn)：

　　1、PDN 的輸出阻抗和傳輸阻抗是毫歐級(jí)的，想準(zhǔn)確測(cè)試，是一件比較困難的事情。

　　2、PDN 工作時(shí)是帶直流電壓的，即帶偏置的，需要網(wǎng)絡(luò)分析儀有偏置測(cè)量的功能。

　　測(cè)量技巧

　　1.       選擇噪聲最低的示波器測(cè)量路徑（圖4）

　　2.       通過限制帶寬來(lái)減少測(cè)量系統(tǒng)噪聲（圖5）

　　3.       使用 1:1 衰減器來(lái)減少測(cè)量系統(tǒng)噪聲（圖6）

　　4.       使用探頭偏置來(lái)提高動(dòng)態(tài)范圍（圖7）

　　5.       正確地使用隔直器（圖8）

　　6.       盡量減少電源加載示波器和探頭的需要（圖9）

　　7.       使用 FFT 進(jìn)行深入分析（圖10）

　　8.       觸發(fā)可疑的干擾源，并使用平均值法減少無(wú)關(guān)噪聲（圖11）

　　9.       使用足夠的帶寬來(lái)捕獲令人困擾的瞬態(tài)和噪聲（圖12）

　　10.   充分利用專為電源噪聲測(cè)量而設(shè)計(jì)的電源探頭（圖13）

　　然而，掌握了上述技巧，并不意味著你就能解決電源完整性測(cè)量這一高速數(shù)字電路領(lǐng)域的大難題。如何快速而準(zhǔn)確地搭建電源完整性測(cè)量系統(tǒng)？如何恰當(dāng)?shù)剡x擇測(cè)量工具和儀器來(lái)完成電源完整性的測(cè)量？如何保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)而有效？1月7日西安，1月12日武漢，1月14日南京，是德科技為您揭曉！