這篇文章以實(shí)際測(cè)試案例說(shuō)明了測(cè)量電源紋波和測(cè)量電源噪聲在示波器帶寬要求上的不同及不同帶寬所引起的測(cè)量結(jié)果的巨大差異。文章給出了堅(jiān)硬的結(jié)論和測(cè)量結(jié)果。
項(xiàng)目描述
硬件電路的很多問(wèn)題都和電源相關(guān)，好的電源設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)硬件電路至關(guān)重要；這篇文章是從一個(gè)實(shí)際的案例來(lái)談一談如何使用示波器較準(zhǔn)確的測(cè)量電源的噪聲。
測(cè)量對(duì)象是在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的一款I(lǐng)PAD擴(kuò)容外設(shè)。此設(shè)備是通過(guò)在IPAD上安裝對(duì)應(yīng)的APP，在充電口加入外圍模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IPAD的擴(kuò)容。
這一款設(shè)備所用的存儲(chǔ)介質(zhì)是MicroSD卡。我們對(duì)其中MicroSD卡存儲(chǔ)部分的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)這一部分回路是否符合SD規(guī)范。在使用示波器檢測(cè)SDVCC電壓的時(shí)候，根據(jù)對(duì)電源紋波的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，測(cè)量電源紋波一般應(yīng)限制20MHZ帶寬。但使用20MHZ帶寬限制與全帶寬500MHZ測(cè)量的值差別很大。那么，在此處測(cè)量SDVCC的電壓，是否應(yīng)該把帶寬限制在20MHZ？
問(wèn)題解決
此電路非常簡(jiǎn)單，就是通過(guò)IPAD的供電口以及數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)容；首先來(lái)測(cè)量產(chǎn)品給SD供電的電壓波形。按照存儲(chǔ)芯片MicroSD卡供電要求的范圍：2.7V-3.6V；不允許超出此范圍，否則，芯片在不穩(wěn)定的電壓下工作會(huì)有比較大的風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí)?duì)卡片的正常工作帶來(lái)影響。
首先需要考慮的是示波器的設(shè)置，究竟是否需要進(jìn)行20MHZ的帶寬限制？詳細(xì)的使用環(huán)境如下圖所示：
如何去測(cè)試“高頻開(kāi)關(guān)電源”噪聲
IPAD剛引出來(lái)的那個(gè)端口可以當(dāng)做電源的源端，而通過(guò)后端的外圍模塊后在末端進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，電源通過(guò)了一段PCB走線(xiàn)，包括一些芯片回路，應(yīng)該存在高頻的噪聲，如果采用20MHZ的帶寬限制，實(shí)際上是將原本屬于模塊的噪聲給濾掉了，為此，我們進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證：
第一步，我先驗(yàn)證IPAD的供電端在工作時(shí)的輸出，如下圖：
通過(guò)直接驗(yàn)證IPAD的輸出口的電壓,保證源端的供電是正常的；通過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)在源端測(cè)量的電壓值在3.4V（500MHZ帶寬測(cè)量）左右，峰峰值最大29mV，是非常穩(wěn)定的供電；
因此，可以排除源端供電的問(wèn)題，接下來(lái)，我們直接在通過(guò)整個(gè)模塊后在MicroSD卡的供電腳SDVCC對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，如下圖：
當(dāng)我們?cè)趫D片上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在高頻開(kāi)關(guān)電源上有相當(dāng)大的噪聲，使得電壓超出了規(guī)范要求的范圍，最大值達(dá)到了3.814V，峰峰值最大達(dá)854mV；
但當(dāng)我們將示波器設(shè)置為20MHZ帶寬的時(shí)候，高頻開(kāi)關(guān)電源變的非常好，完全在供電要求的范圍內(nèi)；
正如在本文開(kāi)頭描述的，在本次高頻開(kāi)關(guān)電源測(cè)試過(guò)程中，已經(jīng)不是高頻開(kāi)關(guān)電源紋波測(cè)量，而應(yīng)該是噪聲。類(lèi)似這類(lèi)高頻開(kāi)關(guān)電源電壓的測(cè)量，如按照限制20MHZ帶寬進(jìn)行測(cè)試，會(huì)給測(cè)量分析帶來(lái)誤判（因?yàn)榇_實(shí)存在比較大的噪聲/電壓波動(dòng)），示波器的前端濾波會(huì)將產(chǎn)品本身所存在的噪聲給濾掉了；因此，我們采用了500MHZ的滿(mǎn)帶寬進(jìn)行測(cè)試；
