在图4的6个测试点的仿真结果中,u1、u3是代表真实的源端、末端的电源噪声,这里作为参考;u2、u4是电源输出管脚或者负载电源管脚附近的滤波电容处的结果,从图中可以看出,这两点电压与实际电压差别非常大;u5、u6是电源输出管脚或者负载电源管脚附近的滤波电容焊盘处(未焊接电容器)的结果,从图中也可以看出这两点的电压与参考值基本一致。分析其原因,由于电源纹波噪声都是交流信号,从而电容器上面有电流留过,因此在电感上面会产生一定的压降;而当不焊接电容时,虽然有焊盘带来的电感,但是由于电感上无电流流过,因此焊盘处的电压值就等效于参考电压。
通过上述的分析,对与电源测试点的选取,在测试电源纹波噪声时,可以在制作PCB(印制电路板)时预留专门的测试焊盘,也可以通过把单板上需要的测试点附近的某个电容器拆掉测试。
2.3 测量仪器的选择
电源完整性的测试,需要根据其波动频率、低幅度等特性选择测试仪器。
当需要测试电源的输出特性时:电源的输出噪声通常是由于MOS管的开关所引起的,而电源的开关频率通常都在20 MHz以下,为了能够隔离负载的高频噪声以及测试引入的高频噪声,需要选择带宽较低(或可限制带宽)的示波器进行电源纹波测量。
当需要测试负载芯片的输入电源特性时:由于负载芯片中,晶体管的开关速度及开关时刻不同,直接影响了负载噪声的带宽。为了能够真实地反映出芯片所感受到的电源纹波噪声,就需要根据芯片中信号的最高带宽来选择。随着工艺的不断进步,MOS管的开关速度也越来越快,信号的带宽也就相应地越来越宽,因此在测试负载噪声时一定要选择相应的测量仪器。
在选择测试探头时,不但要注意探头的带宽与示波器相匹配,同时探头自身的特点会引入很多寄生参数,需要特别分析。通常测试电源会选用单端探头和同轴电缆。
单端探头的等效图如图5所示,其主要特性有:探头中包含了一个pf级的电容以及M?赘级的电阻,会引入寄生参数;探头的接地线一般比较长,并且没有与信号线紧耦合,会引入较大的回流电感;探头在测试时是用针头直接点在被测点的,测试的稳定度非常差,会引入额外的电源波动。