低噪声纹波探头测量入门
应用指南
低噪声纹波探头测量入门
当今大多数电子设计都要求不同的供电电压才能正确
运行。事实上，一块电路内部许多元器件都要求多种
电压，特别是高度集成的片上系统及多种技术接口在
一起的微处理器设计。
由于许多因素，执行DC低噪声纹波探头测量正变得
越来越困难，比如：
●
●功率效率功能，如功率门和动态电压和频率定标或
DVFS
●
●动态负载，拥有快速瞬态信号
●
●串扰和耦合提高
●
●开关稳压器，上升时间更快
这就产生了一个重要问题：面对所有这些挑战，怎样
才能保证系统的每个部分都获得正确的功率，来满足
其需求？
应用指南
首先，我们在整体上看一下低噪声纹波探头及其部分
特点。
非常重要的一点，是要看一下每条DC线路，看提供
的功率是否位于目标系统或器件的容差频段内，包括
线路的标称DC值，以及存在的任何AC噪声或耦合。
AC噪声是一种低噪声纹波探头信号，可以进一步细
分成宽带噪声、周期性事件和瞬态事件(图1)。
所有这三个噪声源都影响着到达器件的功率质量，因
此应降低噪声源，以使目标器件能够正确运行。
在最大限度地降低这些噪声源之前，您需要能够看到
噪声源，并准确地测量噪声源。但低噪声纹波探头测
量带来了许多独特的测量挑战，因此必须考虑以下几
项因素：
●
●带宽要求
●
●系统噪声和附加探头噪声
●
●AC或DC输入耦合的影响
●
●低噪声纹波探头负载挑战
器件最大供电电压
DC电平
器件最大供电电压
噪声
周期性事件
瞬态事件
图1.
DC电源噪声的组成成分。
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图2.
通道3（红轨迹）是在线路上耦合了高频干扰的低噪声纹波探头的曲线。如果这个能量太大，那么其可能会干扰器件
运行或导致损坏。
带宽
看一下许多配电设计，测量系统拥有几十MHz带
宽似乎就够了。大多数开关设计的开关频率是几百
kHz，最高的可达几MHz。物理设计和器件越大，其
运行的供电电压越高，对噪声的灵敏度越低。因此，
20MHz以上的噪声成分几乎不是问题。
现在，随着设计尺寸和供电电压缩小，容差也在缩小。
我们在分析配电网络时，更多地是把它作为传输线环
境来看待，考察的是交叉耦合、线路阻抗和共振区(图
2)。●
必需注意，电源转换器件的基础开关频率可能相对较
慢，但边沿速度和上升时间一般要快得多，以帮助降
低开关损耗。这些边沿和其他干扰源可能会激发配电
网络，以高得多的频率产生噪声和谐波。视目标器件
和电路功能，更高阶谐波可能会干扰操作。因此，选
择的示波器和探头必须拥有足够高的带宽，以查看
这些事件，诊断与高频干扰有关的问题。泰&克提供
1●GHz和4●GHz低噪声纹波探头，直接满足了这一需
求。
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程师在需要快速接入带宽高达1●GHz的信号时，可以
使用这一设备。它带有小型元件夹和方形引脚转接头，
帮助工程师更简便地连接测试点。
选择适当的连接进行测量
在评估低噪声纹波探头使用的探测解决方案时，必需
注意，DUT
连接是实现优质测量时最大的单一推动因
素。如果连接能够为接地提供低电感路径，且拥有最
低有效电容，那么它不仅可以降低振铃，还可以提供
最高带宽。这些连接一般通过焊接转接头和高性能连
接器实现。当需要在非预计的测试点上进行重复测试
时(图4)，微型同轴电缆和软焊接转接头为被测器件
提供了半永久连接。在工程师进行设计测试时，小
型RF连接器，如泰&克低噪声纹波探头中提供的
MMCX电缆，为信号提供了可重复的、可靠的接入
路径。这些连接提供了最佳的信号保真度，但它们
并不是随手可得，因为其要求修改目标器件，或在
设计系统时规划测试点。为了更快、更方便地进行
探测，可以使用点测探头和转接头。泰&克提供了
TPRBRWSR1G，工
图4.
透过0402解耦电容器连接的TPR4SIAFLEX焊接转接头。
SMA到MMCX电缆4●GHz
SMA到SMA电缆4●GHz
TPR4SIAFLEX
TPR4SIACOAX
MMCX●to●
SMA到MCX高温
电缆4●GHz
MMCX●to●SQ-PI
图3.
●通过TPR4000和TPR1000的模块化接头和焊接附件，工程师可以为任何任务选择适当的连接选项。
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必需指出，大多数点测探头附件一般都会降低系统的
额定带宽。例如，飞线方形引脚转接头的有效带宽通
常不会超过几百MHz，而在增加夹子和其他辅助连接
装置时则会进一步下降。
在选择连接方式时，要注意的最后一项是将要进行测
试的环境。许多系统验证工程师需要在极端温度下测
试其设计。专门设计的极端温度电缆和焊接尖端，比
如TPR4KITHT自带的电缆和尖端，可以在-55℃到
+155℃范围内处理器件测试。
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方差。此外，许多设计对待功率完整性的态度越来越
严肃。其带来的影响之一，是每个电源的容限越来越