电子设计的电源完整性
通过准确测量确保电子设计的电源完整性
目前的电子设备集成度高,电压电平低,而且器件对功率波动的容忍度也非常低。因此,分析 PCB上电源分配网络的性能是电路设计过程中的一个重要环节。以前在时域中测量功率电平纹波、噪声和瞬态便足以分析电路性能,此外如要检测导致功率尖峰的意外信号耦合,还需要进行频域测量。另一个因素也要加以考虑,那就是在电源浪涌和负载变化等瞬态阶段可能出现高达数百兆赫的高频响应,电源轨会因此变成传输线,从而影响信号完整性。
挑战在于需要进行准确的时域测量,确保能够准确检测 1 V 至 3 V 电源轨上微弱的毫伏级信号的纹波、噪声和瞬态。为了准确测量纹波,所用示波器和探头的本底噪声必须远低于预期的峰-峰噪声。快速波形捕获率、高 ADC 分辨率和宽带宽对于捕获快速干扰和瞬态信号至关重要。为了测量耦合到电源轨上的无用信号以及频域中产生的谐波,示波器需要具备有用的 FFT 功能和出色的频率带宽。虽然电源开关速度可能在千赫兹范围内,但快速边沿产生的谐波可能高达兆赫兹。探头是测量仪器的必备器件,其性能非常重要。
此外,电源分配网络的阻抗需低至毫欧范围内,理想情况下不会随频率而变化。要分析瞬态阶段的阻抗,优选使用合适的网络分析仪和探头组合,而且网络分析仪需要具备低阻抗测量所需的动态范围,且频率范围能够覆盖高达数百兆赫兹的谐波。