使用 MXO 示波器轻松分析电源时序和纹波噪声

您的任务

电路的通电或断电对于设备的正常行为至关重要，有助于确保各部件和组件在预期的电压条件下正常工作。示波器非常适合检查电源轨序列中的时序行为。但是，典型的四通道示波器只能对复杂电路进行有限的分析。由于电源轨电压较小，加上从 1% 到 2% 的更严格容差，往往会导致仪器因仪器噪声和探测噪声而难以进行准确的测量。快速开关的负载和高频噪声耦合会引起问题，尤其是电磁干扰 (EMI) 问题。

罗德与施瓦茨解决方案

MXO 5 系列示波器能够轻松探测不同的电源轨，简化了电源时序分析。其具有 8 个模拟通道和 16 个逻辑通道，可以满足多种采集需求，从而全面洞察多个电源轨的情况。示波器每通道标配业内出众的 500 Mpoints 存储深度，能够捕获毫秒级的电源通电/断电序列，同时保持高采样分辨率以查看信号细节。

在纹波噪声分析中减小带宽，可以将 12 位 ADC 样本提高到 18 位高清 (HD) 分辨率，从而实现精确测量。仪器具有 500 μV/div 的高输入灵敏度和 ±5 V 的大偏置范围，让用户能够在最高垂直灵敏度设置下分析 50 V 直流电源轨（使用衰减比为 10:1 的探头）。MXO 架构的前端性能得到提高，可以根据样本进行触发，实现了小于 0.0001 垂直分格的高灵敏度。

MXO 示波器的优势

• 8 个模拟通道和 16 个数字逻辑通道
• 每通道标配 500 Mpoints 存储深度
• 12 位 ADC，提供 18 位 HD 模式
• 500 μV/div 灵敏度，±5 V 偏置范围
• 实现数字触发

电源时序测量注意事项

电路功能依赖于精确的电压电平和特定的时序。电源时序测试是一项基础的电路测试，但是过程很繁琐，需要探测并比较多个电源轨。虽然可以使用逻辑通道，但提供的细节有限，只能根据阈值指示 1 或 0。增加模拟通道的数量更有利于捕获转换细节。

记录长度需要非常长，尤其是在观察几百毫秒甚至几秒（对于大功率电路）信号的时候。较长的记录长度有利于确保充足的放电时间和全面评估电源时序动态。在配电网络中，较低的直流电源轨是从较高的电源中派生出来的，需要一定的稳定时间，然后才能调节到较小的电源轨。

纹波噪声测量注意事项

测量电源完整性的时候，带宽是一个重要因素。带宽越高，测量系统能够捕获的噪声电平通常也越高。要捕获相关的频率分量，滤除无用的噪声和谐波，需要确定感兴趣的频率范围，并在测量设备上选择适当的测量带宽和滤波器设置。电源转换电路的开关频率通常为 1 MHz。因此，20 MHz 的带宽足以用于反馈控制环路的稳定性分析。使用吉赫兹范围内的更高带宽来表征电源纹波噪声的趋势也日益明显。这一趋势关注对高频负载变化的分析。R&S®RT-ZPR 电源轨探头可提供高达 4 GHz 的分析带宽。

测量纹波噪声时，要避免在装置中加入额外的噪声。短距离的直接连接有助于最小化干扰。同轴电缆可以为测量提供低电感设置。

频谱分析可以提供额外的洞察力，有助于识别电源纹波的频率分量，查明并有效消除特定的噪声源。MXO 示波器具有强大的频谱分析功能，频谱更新率高达 45,000 FFT/s。这种快速更新率可以提供对频谱噪声的响应视图，以便用于对难以检测到的偶发事件进行 EMI 分析。与近场探头结合使用时，示波器可以定位发射源，并应用必要的滤波器设计来解决电源噪声问题。

总结

电源时序和电源轨分析是确保电路正常工作的基本测量手段。MXO 5 系列示波器具有 8 个通道，非常适合进行多电源轨分析。标配的每通道 500 Mpoints 存储深度可提供高采样分辨率，12 位 ADC 则提供了最高可用精度，确保进行准确测量。依托滤波和 Boxcar 平均功能，HD 模式能够提供高达 18 位的精度。MXO 5 系列还具有 500 μV/div 的高输入灵敏度和 ±5 V 偏置范围，便于在电源轨测量中轻松设置无源探头。通道输入还可以应用选择性滤波器或使用 HD 模式滤波来生成所需的测量带宽。频谱分析和频率响应分析等功能还有助于表征电源纹波行为。