當今大多數電子設計都要求不同的供電電壓才能正確 運行。事實上，一塊電路內部許多元器件都要求多種 電壓，特別是高度集成的片上系統及多種技術接口在 一起的微處理器設計。 由于許多因素，執行 DC 低噪聲紋波探頭測量正變得 越來越困難，比如：

功率效率功能，如功率門和動態電壓和頻率定標或 DVFS

動態負載，擁有快速瞬態信號

串擾和耦合提高

開關穩壓器，上升時間更快 這就產生了一個重要問題：面對所有這些挑戰，怎樣 才能保證系統的每個部分都獲得正確的功率，來滿足 其需求？

首先，我們在整體上看一下低噪聲紋波探頭及其部分 特點。 非常重要的一點，是要看一下每條 DC 線路，看提供 的功率是否位于目標系統或器件的容差頻段內，包括 線路的標稱 DC 值，以及存在的任何 AC 噪聲或耦合。 AC 噪聲是一種低噪聲紋波探頭信號，可以進一步細 分成寬帶噪聲、周期性事件和瞬態事件。

所有這三個噪聲源都影響著到達器件的功率質量，因 此應降低噪聲源，以使目標器件能夠正確運行。

在最大限度地降低這些噪聲源之前，您需要能夠看到 噪聲源，并準確地測量噪聲源。但低噪聲紋波探頭測 量帶來了許多獨特的測量挑戰，因此必須考慮以下幾 項因素：

帶寬要求

系統噪聲和附加探頭噪聲

AC 或 DC 輸入耦合的影響

低噪聲紋波探頭負載挑戰

帶寬

看一下許多配電設計，測量系統擁有幾十 MHz 帶 寬似乎就夠了。大多數開關設計的開關頻率是幾百 kHz，最高的可達幾 MHz。物理設計和器件越大，其 運行的供電電壓越高，對噪聲的靈敏度越低。因此， 20MHz 以上的噪聲成分幾乎不是問題。

現在，隨著設計尺寸和供電電壓縮小，容差也在縮小。 我們在分析配電網絡時，更多地是把它作為傳輸線環 境來看待，考察的是交叉耦合、線路阻抗和共振區 。

必需注意，電源轉換器件的基礎開關頻率可能相對較 慢，但邊沿速度和上升時間一般要快得多，以幫助降 低開關損耗。這些邊沿和其他干擾源可能會激發配電 網絡，以高得多的頻率產生噪聲和諧波。視目標器件 和電路功能，更高階諧波可能會干擾操作。因此，選 擇的示波器和探頭必須擁有足夠高的帶寬，以查看 這些事件，診斷與高頻干擾有關的問題。泰克提供 1 GHz 和 4 GHz 低噪聲紋波探頭，直接滿足了這一需求。

選擇適當的連接進行測量 在評估低噪聲紋波探頭使用的探測解決方案時，必需 注意，DUT 連接是實現優質測量時最大的單一推動因 素。如果連接能夠為接地提供低電感路徑，且擁有最 低有效電容，那么它不僅可以降低振鈴，還可以提供 最高帶寬。這些連接一般通過焊接轉接頭和高性能連 接器實現。當需要在非預計的測試點上進行重復測試時，微型同軸電纜和軟焊接轉接頭為被測器件 提供了半永久連接。在工程師進行設計測試時，小型 RF 連接器，如泰克低噪聲紋波探頭中提供的 MMCX 電纜，為信號提供了可重復的、可靠的接入路徑。這 些連接提供了**的信號保真度，但它們并不是隨手 可得，因為其要求修改目標器件，或在設計系統時規 劃測試點。為了更快、更方便地進行探測，可以使用 點測探頭和轉接頭。泰克提供了 TPRBRWSR1G，工 程師在需要快速接入帶寬高達 1 GHz 的信號時，可以 使用這一設備。它帶有小型元件夾和方形引腳轉接頭， 幫助工程師更簡便地連接測試點。

在選擇連接方式時，要注意的最后一項是將要進行測 試的環境。許多系統驗證工程師需要在極端溫度下測 試其設計。專門設計的極端溫度電纜和焊接尖端，比 如 TPR4KITHT 自帶的電纜和尖端，可以在 -55℃到 +155℃范圍內處理器件測試。

管理測量系統和環境噪聲

獲得基準

隨著供電電壓變得越來越小，由于工藝形狀不斷縮小， 必須進行低噪聲測量，以查看 DC 電源上存在的小的 方差。此外，許多設計對待功率完整性的態度越來越 嚴肅。其帶來的影響之一，是每個電源的容限越來越 緊張。為測量這一特點，示波器不僅要有超低噪聲， 以查看這些事件，而且連接到示波器上的任何探頭給 測量帶來的噪聲也應非常小。測量設備增加的噪聲越 小，看到的信號即器件實際行為的信心也就會越高。 對儀器和連接的任何探頭進行基準噪聲測量，可以讓 用戶了解整體系統噪聲性能。簡單的測量，比如在沒 有應用信號時輸入上存在的電壓的峰峰值和 RMS，可 以迅速比較探測系統的附加噪聲 。

垂直標度設置對噪聲性能的影響

儀器的噪聲性能會隨著垂直靈敏度設置放大而放大， 靈敏度范圍越高，噪聲性能越好。使屏幕上顯示的信 號達到最大，儀器可以提供更高的分辨率，可以更準 確地表示信號。垂直靈敏度范圍越低，信號上呈現的 峰值噪聲就會更多地高于實際情況 。

其他降噪方法

泰克 4、5 和 6 系列 MSO 上的 High Res 等功能允許 用戶使用額外采樣率，來生成分辨率更高的樣點，從 而進一步降低噪聲。它根據當前采樣率應用獨特的有 限脈沖響應 (FIR) 硬件濾波器。這些 FIR 濾波器保持 采樣率一定時的最大帶寬，同時抑制假信號。與其他 波形平均方式相比，High Res 模式的優勢是可以實時 操作，從而可以進行瞬態事件和單次測量。

使負載達到最小

探頭阻抗對低噪聲紋波探頭測量有什么影響

在進行功率完整性測量時，探測低噪聲紋波探頭的挑 戰在于選擇的探測方法既要能夠看到 DC 電源上的高 頻 AC 成分，又要注意不會給信號的 DC 部分帶來太 多負載，以免測量不準確或干擾器件操作。高阻抗探 頭為 DC 情況提供了**負載，但通常會帶來過多的 噪聲，而且沒有必要的帶寬來查看關心的高頻事件， 同時還會給信號帶來 DC 耦合。50W 傳輸線為低噪聲 紋波探頭上的高頻信號提供了完美的負載，但承擔著 DC 信號低阻抗分壓器的職責。

進行低噪聲紋波探頭測量時使用的理想探頭應在 DC 中提供非常高的電阻，在 AC 中提供 50W 傳輸線。泰 克 TPR4000 和 TPR1000 低噪聲紋波探頭提供了 50 kW 高 DC 阻抗，并在更高頻率時跳變到 50W。這同時 實現了兩大優勢，避免了其他探測方案的局限性。

小結

隨著功率完整性需求不斷提高，低噪聲紋波探頭分 析將繼續作為工程師使用的一項重要工具。泰克 TPR4000 和 TPR1000 采用專門設計，解決了查看 DC 電源時面臨的獨特的測量和連接挑戰。這些設備與泰 克示波器的捕獲和測量功能相結合，為工程師提供了 完美的低噪聲紋波探頭分析工具。