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电源噪声的特点

影响噪声测试的因素

总结

电源噪声的特点

以往电源噪声的幅度规范一般在几十mV，但是随着芯片电源电压的降低，很多芯片的电源噪声的规范已经低至mV的量级，某些对电源噪声敏感的芯片要求甚至到了百uV的量级。

电源上的噪声是数字系统中时钟和数据抖动的主要来源。处理器、内存、模数转换和 射频等等芯片对直流电源的动态负载随着各自时钟频率而发生，还有可能在直流电源上耦合高速瞬态变化和噪声，它们通常包含了GHz以上的频率成分。

为了保证电路上各个芯片的供电，电源分布网络（PDN）遍布整个PCB。如果电源分布网络靠近时钟或者数据的PCB走线，那么时钟/数据的变化会耦合到电源分布网络上，也会成为电源噪声的来源。 

在这种情况下，工程师还需要定位电源噪声的来源，以便后续调整电子产品的PCB布局和布线，减少PDN网络受到的干扰

影响噪声测试的因素

示波器本身是有底噪的。当示波器测试电源噪声时，其自身的底噪会叠加在被测的电源噪声上。如果示波器本身的底噪很大，那么会严重影响电源噪声的测试准确度。

业界最常用的500MHz带宽的无源探头的衰减比为10:1，其会将示波器的底噪放大十倍，导致电源噪声测试的不确定性。 

如果采用传统的衰减比为1:1的无源探头，可以避免放大示波器的底噪。但是这种探头的带宽通常只有38MHz，无法测到更高频率的电源噪声。同样会导致电源噪声测试的不确定性。

电源噪声是叠加在电源电压上的，为此测试时需要将示波器的偏置电压设到与直流电压相等的水平，再测量电源的噪声。例如某芯片的供电电压是3.3V，首先将示波器的偏置电压调到3.3V，然后再测试3.3V直流电源上的mV级别的噪声波动。 

但是示波器的垂直刻度的挡位受限于偏置电压，在该偏置电压下垂直刻度只能到20mV/div。用20mV/div的垂直刻度测试mV级别的电源噪声，显然会带来很大的误差。

电路形态各异，需要有更灵活的方法来进行信号的探接。探接的稳定性和寄生参数对被测电源电路的影响不可忽视，所以需要尽量贴近芯片的管脚，并使用短地线。

由于电源分布网络PDN会受到干扰噪声的来源，因此需要示波器具有强大的FFT分析能力，以便分析的干扰噪声的频率，进而排查噪声的源头。

总结

随着科技的日益发展，电子产品上所用芯片的电源电压也越来越小，从早期的5V逐步降低到了1.2V，某些芯片的核电压甚至到了1V或更低。电压越小，芯片对电压波动也变得越敏感。

通常用电源噪声来表征电源电压的波动，其要求通常是电源电压的±5%到±1.5%，有的芯片要求甚至更低。如果芯片的电源噪声没有达到规范要求，轻则影响产品的性能，重则影响整机的可靠性。因此工程师需要准确地测量电源噪声。