在圖4的6個測試點的仿真結果中,u1、u3是代表真實的源端、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載電源管腳附近的濾波電容處的結果,從圖中可以看出,這兩點電壓與實際電壓差別非常大;u5、u6是電源輸出管腳或者負載電源管腳附近的濾波電容焊盤處(未焊接電容器)的結果,從圖中也可以看出這兩點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,從而電容器上面有電流留過,因此在電感上面會產生一定的壓降;而當不焊接電容時,雖然有焊盤帶來的電感,但是由于電感上無電流流過,因此焊盤處的電壓值就等效于參考電壓。
通過上述的分析,對與電源測試點的選取,在測試電源紋波噪聲時,可以在制作PCB(印制電路板)時預留專門的測試焊盤,也可以通過把單板上需要的測試點附近的某個電容器拆掉測試。
2.3 測量儀器的選擇
電源完整性的測試,需要根據其波動頻率、低幅度等特性選擇測試儀器。
當需要測試電源的輸出特性時:電源的輸出噪聲通常是由于MOS管的開關所引起的,而電源的開關頻率通常都在20 MHz以下,為了能夠隔離負載的高頻噪聲以及測試引入的高頻噪聲,需要選擇帶寬較低(或可限制帶寬)的示波器進行電源紋波測量。
當需要測試負載芯片的輸入電源特性時:由于負載芯片中,晶體管的開關速度及開關時刻不同,直接影響了負載噪聲的帶寬。為了能夠真實地反映出芯片所感受到的電源紋波噪聲,就需要根據芯片中信號的最高帶寬來選擇。隨著工藝的不斷進步,MOS管的開關速度也越來越快,信號的帶寬也就相應地越來越寬,因此在測試負載噪聲時一定要選擇相應的測量儀器。
在選擇測試探頭時,不但要注意探頭的帶寬與示波器相匹配,同時探頭自身的特點會引入很多寄生參數,需要特別分析。通常測試電源會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pf級的電容以及M?贅級的電阻,會引入寄生參數;探頭的接地線一般比較長,并且沒有與信號線緊耦合,會引入較大的回流電感;探頭在測試時是用針頭直接點在被測點的,測試的穩(wěn)定度非常差,會引入額外的電源波動。