示波器FFT功能之电源噪声分析
示波器基础系列之五 —— 电源噪声测试
示波器基础系列之五——电源噪声测试
当今的电子产品，信号速度越来越快，集成电路芯片的供电电压也越来越小，90 年代芯片的供电通常是5V 和3.3V，而现在，高速IC 的供电通常为
2.5V, 1.8V 或1.5V 等等。
对于这类电压较低直流电源的电压测试（简称电源噪声测试），本文将简要讨论和分析。
在电源噪声测试中，通常有三个问题导致测量不准确
l 示波器的量化误差
l 使用衰减因子大的探头测量小电压
l 探头的GND 和信号两个探测点的距离过大
示波器存在量化误差，实时示波器的ADC 为8 位，把模拟信号转化为2 的
8 次方（即256 个）量化的级别，当显示的波形只占屏幕很小一部分时，则增大了量化的间隔，减小了精度，准确的测量需要调节示波器的垂直刻度（必要时使用可变增益），尽量让波形占满屏幕，充分利用ADC 的垂直动态范围。
在图一中蓝色波形信号（C3）的垂直刻度是红色波形（C2）四分之一，对两个波形的上升沿进行放大（F1=ZOOM(C2), F2=ZOOM(C3)），然后对放大的波形作长余辉显示，可以看到，右上部分的波形F1 有较多的阶梯（即量化级别），而右下部分波形F2 的阶梯较少（即量化级别更少）。
如果对C2 和C3 两个波形测量一些垂直或水平参数，可以发现占满屏幕的信号C2 的测量参数统计值的标
准偏差小于后者的。
说明了前者测量结果的一致性和准确性。
图一示波器ADC 的量化误差
通常测量电源噪声，使用有源或者无源探头，探测某芯片的电源引脚和地引脚，然后示波器设置为长余辉模式，最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。
这种方法有一个问题是，常规的无源探头或有源探头，其衰减因子为。
为什么不同示波器的纹波噪声测量结果总是不同
为什么不同示波器的纹波噪声测量结果总是不同对于同一个电源，使用不同的示波器测量纹波和噪声值总是有些差异。
甚至使用不同的探头也会影响测量结果。
是什么原因呢？一、纹波和噪声的区别纹波由于开关电源的开关管工作在高频的开关状态，每一个开关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，在输出电容上形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，而且此波动的频率与开关管的开关频率相同，这个波动就是输出纹波，是叠加在输出直流上的交流成分，纹波的幅值是该交流成分的波峰与波谷之间的峰峰值。
噪声噪声是开关电源自身产生一种高频脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，噪声的频率比开关频率高的多，噪声电压的大小很大程度上与开关电源的拓扑、变压器的绕制、电路中的寄生参数、测试时外部的电磁环境以及PCB的布线设计有关。
基于此，纹波和噪声的区分就很好理解了。
下面开始讨论测量。
二、不同示波器测试结果相差的原因如果不同示波器之间的差别很大，一般是如下几个原因：1、未使用20M带宽限制不同的带宽引入的噪声值不同，噪声值会直接影响Pk-Pk值测量。
2、未使用接地弹簧探头的长地线与探针在电路板接触处所形成的环太大，很容易将空间中的大量电磁干扰引入测量电路。
3、探头频率补偿未校正探头本身在为补偿良好状态，幅值测量本身不准。
需要注意的是：一定不能单纯以哪个品牌或者型号的测量结果作为标榜去标定，认为一定是某品牌是对的、某型号是对的、某示波器很贵所以是对的，这些测量心态都是不可取的。
测试结果在一定范围内出入是十分正常的，毕竟示波器只有8位的ADC，垂直分辨率较差，另外不同示波器的幅频响应曲线也略有不同。
三、测量过程中的一点反思这个时候让人不禁发问：为什么非要20M带宽限制呢？有什么科学根据么？这个20M是早期示波器为了避免电源输出受高频干扰过大，来设计的简易硬件滤波电路。
如果要深究，个人认为20M只能是一个经验值，而并非理论值了。
四、用更准确的方式测量纹波噪声目前新型的数字示波器功能越来越强，我们不必要一定把自己的思路限制在20M的框架限制里，可以直接通过数字滤波的方式，来得到更准确的信号。
如何使用示波器测量电源纹波噪声及注意事项
如何使用示波器测量电源纹波噪声及注意事项
在大学时代里，很多电子发烧友都喜欢做一些小的电子制作，至于电路板上的供电方法，7805、7812是当之无愧的性价比之王，多快好省！而当我们做的小制作出现故障时候，几乎没有人会把电源带来的影响列入考虑范围，因为大学时候制作的东西，大多数电路拓扑结构简单，信号频率也不高，所以即使电源端有波动，对后面的电路影响也不大。
今天的电子电路（比如电子测量仪器、多媒体产品）的电平切换速度、信号复杂度比以前更高，同时芯片的封装和信号幅值却越来越小，对电源波动更加敏感。
因此，电路设计者们比以前会更关心电源端带来的影响。
以我们ZDS2024示波器本身为例，内部的主电源为一个开关电源，主板上的电源分配网络要把这个直流电源变成各种电压的直流电源（如：+-5V，+3.3V，+12V等等），给CPU以及各个芯片供电，同时我们的风扇也是随时温度动态的在变化。
CPU、IC和风扇用电量很大，而且是动态耗电的，瞬时电流可能很大，也可能很小，但是电压必须平稳（即纹波和噪声必须较小），以保持CPU和IC的正常工作。
这都对电源的平稳性提出了很高的要求。
所有的数字示波器都使用衰减器和放大器来调整垂直量程。
设置衰减以后。
示波器FFT功能之电源噪声分析
示波器FFT功能之电源噪声分析。
但是随着数字器件的电压逐步降低、电流逐步升高，电源设计难度增大，在观察时域波形无法定位故障时，可以通过FFT（快速傅立叶变换）方法进行时频转换，将时域电源噪声波形转换到频域进行分析。
电路调试时，从时域和频域两个角度分别来查看信号特征，可以有效地加速调试进程。
示波器的频域分析功能是通过傅立叶变换实现的，傅立叶变换的实质是任何时域的序列都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。
我们分析这些正弦波的频率、幅值和相位信息，就是将时域信号切换到频域的分析方法。
数字示波器采样到的序列是离散序列，所以我们在分析中最常用的是快速傅立叶变换（FFT）。
FFT 算法是对离散傅立叶变换（DFT）算法优化而来，运算量减少了几个数量级，并且需要运算的点数越多，运算量节约越大。
示波器捕获的噪声波形进行FFT 变换，有几个关键点需要注意：1、根据耐奎斯特抽样定律，变换之后的频谱展宽（Span）对应与原始信号的采样率的1/2，如果原始信号的采样率为1GS/s，则FFT 之后的频谱展宽最多是500MHz；2、变换之后的频率分辨率（RBW Resolution Bandwidth）对应于采样时间的倒数，如果采样时间为10mS，则对应的频率分辨率为100Hz；3、频谱泄漏，即信号频谱中各谱线之间相互干扰，能量较低的谱线容易被临近的高能量谱线的泄漏所淹没。
避免频谱泄漏可以尽量采集速率与信号频率同步，延长采集信号时间及使用适当的窗函数。
电源噪声测量时要求采集的信号时间可以足够长，可以认为覆盖到了整个有效信号的时间跨度。
ZDS2000 系列示波器最高标配250Mpts 存储深度，在捕获长时间的波形同时能够保持高采样率，同时，市面上多数2000 系列示波器最大只支持8K 样本点的FFT 分析，在1G 采样率的情况下，频率分辨率仅有125KHz，多数情况都无法准确判断信号频谱分布。
ZDS2000 系列示波器。
用示波器测量电源噪声的3种方法
用示波器测量电源噪声的3种方法
方法1:使用频域分析
FFT分析能更深入的分析信号，如图5和6所示。
在广阔的“白”噪声的基础上明显多了2个峰值，49.5MHz和500MHz。
FFT能快速深入的分析噪声的来源。
例如，系统中有33KHz的开关电源和500MHz的时钟，你可以在33KHz和500MHz的地方看到毛刺。
毛刺的幅度能让你粗略的了解一下各个噪声源的贡献有多大。
另外可以通过对FFT取平均提高毛刺的能见度。
平均的方法会很大程度的消除真随机噪声，能在噪声中甄别出微小的信号。
方法2:使用触发来观察和测量信号。
测试电源噪声的方法
测试电源噪声的方法我折腾了好久测试电源噪声的方法，总算找到点门道。
我一开始也是瞎摸索，就知道电源噪声这个东西肯定影响设备的性能，但就是不知道咋去测。
我最开始的想法特别简单，就拿个普通的万用表上去测。
我寻思着，这万用表不是能测电压啥的嘛，那电源噪声那不也是种电压的波动吗。
结果啊，根本不行，测出来的数据乱七八糟的，完全没个准头。
后来我才知道，万用表只能测一个平均的电压值，根本反应不出那快速变化的噪声电压。
然后我就找书啊，上网查啊。
看到一种示波器测电源噪声的方法。
我想着，示波器能看到电压随时间的变化，那肯定能测。
我就找了个示波器来试。
但是这也没那么顺利。
我连接电源和示波器的时候就犯难了。
不知道怎么接才能准确的测出来。
我一开始就是直接把测试探头怼上去，得到的数据看着就不太对。
后来仔细研究了才知道，电源和示波器之间还得加一些隔离和衰减的设备，就好比你想把一个热的东西给一个怕冷的人看，中间需要降温的东西一样。
比如说要加一个隔直电容，防止直流成分影响测量。
还有要注意探头的接地，如果接地不好，测出来的数据会有很大的误差。
我就因为这个接地的问题，折腾了好久，有时候测出来的噪声奇大无比，后来才发现是接地的环路太大了，最后把接地搞得妥妥当当才行。
还有一个关键的就是带宽的设置。
我一开始没太在意这个。
就用示波器默认的带宽，结果测出来噪声特别小，我当时还挺高兴，以为电源噪声就是这么小呢。
后来又看资料发现，带宽没设对。
这就好比你在一个戴着眼罩的情况下看东西，只能看到一部分景象。
要设置合适的带宽，才能把电源噪声准确的测出来。
电源噪声可能分布在不同的频率范围内，你要是带宽设置小了，高频的噪声就看不到，要是设置太大，又可能会引入外部的干扰。
我到现在对这个带宽的准确设置还有点没底，还在不断的尝试和摸索和看一些新的资料。
不过要是你也要测电源噪声的话，示波器这个方法确实可行，就是得不断注意这些小细节。
芯片制造中的电源噪声分析与抑制
芯片制造中的电源噪声分析与抑制芯片制造是当今科技领域的重要组成部分，而其中电源噪声的分析与抑制更是至关重要。
本文将探讨电源噪声对芯片制造的影响，并提供一些有效的方法来分析和抑制电源噪声。
一、电源噪声对芯片制造的影响电源噪声是指电源在供电过程中引入的一种电压或电流的异常波动。
这种波动会对芯片的正常运行产生严重的干扰，如信号失真、时钟抖动和系统误差等。
因此，电源噪声的分析与抑制对于确保芯片制造的质量和稳定性至关重要。
首先，电源噪声会导致芯片的工作电压不稳定，从而影响芯片正常工作的可靠性。
特别是对于高性能芯片而言，电压波动可能造成芯片在高频信号处理过程中产生失真，进而威胁到芯片的整体性能和功能。
其次，电源噪声还会对芯片的时钟信号产生干扰。
时钟信号的精准和稳定对于芯片的正常工作至关重要。
由于供电过程中的电源噪声，时钟信号会受到抖动，从而导致芯片内部的各个模块同步出现问题，进而影响芯片的整体性能。
最后，电源噪声还会对芯片的模拟信号和数字信号产生影响。
模拟信号的精确度和稳定性是芯片正常运行中最为关键的因素之一，而电源噪声会导致模拟信号的失真和误差增大。
此外，电源噪声也可能通过耦合作用进入芯片的数字信号线路，从而引起数字信号的抖动和误码率的增加。
二、电源噪声的分析方法针对电源噪声的分析需要采用一些专业的工具和方法。
下面介绍几种常用的电源噪声分析方法。
1. 电源噪声频谱分析法：通过使用频谱仪等仪器，对电源噪声的频谱进行测量和分析。
通过观察频谱图，可以确定哪些频率范围的电源噪声较大，从而有针对性地进行抑制。
2. 时域分析法：通过使用示波器等仪器，对电源波形进行观测和分析。
时域分析能够展示电源噪声的快速变化和瞬态特性，有助于找出电源噪声的源头和传播路径。
3. 差分和共模噪声分析法：通过测量输入和输出信号之间的差分和共模噪声，可以分析芯片中电源噪声的耦合和传播情况，进而采取有针对性的抑制手段。
三、电源噪声的抑制方法为了降低电源噪声对芯片制造的影响，可以采取一些有效的抑制方法。
直流稳压电源实验中的电源纹波噪声与滤波技术优化
直流稳压电源实验中的电源纹波噪声与滤波技术优化直流稳压电源在电子系统中起到了至关重要的作用。
然而，电源纹波噪声是一个无法避免的问题，它会对电路的性能产生负面影响。
为了提高电源的质量，我们需要采取适当的滤波技术来降低纹波噪声。
本文将介绍直流稳压电源实验中的电源纹波噪声问题，并探讨滤波技术的优化方法。
一、电源纹波噪声的定义与评估电源纹波噪声是指直流电源输出端波形的变化或噪声。
它通常由电源电压中存在的交流成分引起。
电源纹波噪声的大小可以通过纹波电压幅度来衡量。
在直流稳压电源实验中，我们常常使用示波器来观测电源输出端的波形。
通过示波器的测量结果，我们可以获得电源的纹波噪声数据。
通常情况下，电源纹波噪声的要求是越低越好，一般要求在几毫伏以下。
二、电源纹波噪声的影响电源纹波噪声会对电子系统的性能产生负面影响。
首先，它可能导致信号干扰，使得系统的信号质量下降。
其次，纹波噪声还可能影响系统的稳定性，并可能引起系统的震荡。
此外，纹波噪声还可能对系统的灵敏度产生不利影响。
三、滤波技术的优化为了降低电源纹波噪声，我们需要采取适当的滤波技术。
以下是几种常见的优化方法：1.电容滤波电容滤波是一种常见且简单的滤波技术。
它利用电容器的充电和放电特性来降低纹波噪声。
通过将电容器连接到电源输出端，可以减少电源纹波噪声的幅度。
2.电感滤波电感滤波是通过电感器来滤除电源纹波噪声的一种方法。
电感器具有对高频信号的阻抗特性，可以将高频噪声滤除。
通过将电感器连接到电源输出端，并与电容器结合使用，可以有效地降低纹波噪声。
3.多级滤波多级滤波是一种综合利用多种滤波技术来降低纹波噪声的方法。
通过串联连接多个不同的滤波器，可以进一步提高滤波效果。
4.稳压电路设计优化除了传统的滤波技术外，优化稳压电路的设计也可以降低电源纹波噪声。
例如，在电源输出端添加电阻来降低纹波噪声，或者更换更稳定的电源元件。
四、总结直流稳压电源实验中的电源纹波噪声是一个需要关注的问题。
力科示波器基础应用系列之十 --- 电源噪声探测
力科示波器基础应用系列之十--- 电源噪声探测在板级的电源噪声测试时，选择准确的探测方案是非常关键的，在笔者的《电源噪声测量的挑战及解决之道》中，详细的介绍了电源纹波、电源噪声、电源配送网络（Power Distribution Network，简称PDN）的相关概念以及推荐的电源噪声测试方案，读者也可参考PI 牛人Istvan Novak 的这篇文章（见参考文献一），他推荐在板级测量PDN 噪声的最佳方案也是用1:1 的无源50 欧传输线探头，在文中，使用了三种方案测量主板上CPU 的电源噪声，最佳的方案还是1 倍衰减的无源50 欧传输线探头，如图1 所示。
使用无源的50 欧传输线探头时，示波器的通道设为DC50 欧；由于是在板级测量电源噪声，使用带宽500MHz 以上的示波器即可；采样率为2.5GSa/s，可以实现1.25G 的奈奎斯特带宽；示波器时基设为1ms/div，可以一次捕获10ms 时长的信号，完整的测量1 个工频周期内的噪声（交流电50Hz 通过AC-DC- DC 转换后，整流与稳压后为100Hz，其周期为10ms），此时，示波器的存储深度为25Mpts。
无源50 欧传输线探头在电源噪声测试时，探测点通常为靠近IC 的电源和地焊盘，比如IC 附近的去耦电容的两个pin。
一种方法是直接焊接同轴电缆到POWER 和GND 的焊盘上测试电源噪声，这是一种低成本的方案，缺点是每测量一次都需要重新焊接，效率较低；另一种替代的方案是使用定制的无源传输线探头。
如图2 所示为和创定制的无源传输线探头，其探针可直接点测0603 电容的两端，测量电源噪声非常方便快捷。
该探头有直流耦合和交流耦合两种选择，如果使用的示波器必须隔直后测量电源噪声，可以使用后者。
对于低电压电源的噪声测试，以下为各种测试方案，排前面的为优选的测试。
直流稳压电源实验中的纹波与噪声分析与消除方法
直流稳压电源实验中的纹波与噪声分析与消除方法直流稳压电源在各种电子实验和设备中起着至关重要的作用。
在使用直流稳压电源时，我们常常会遇到纹波和噪声问题，这些问题可能会对电子元件和电路产生不利影响。
因此，对纹波和噪声进行准确的分析和消除是非常重要的。
本文将探讨直流稳压电源实验中纹波与噪声的产生原因、分析方法以及消除方法。
一、纹波与噪声的产生原因直流稳压电源实验中纹波与噪声的产生主要有以下几个方面的原因：1. 电源本身的问题：直流稳压电源可能存在电源波动或者电源的设计不合理，使得输出直流电压出现纹波。
2. 电源滤波电容：电源滤波电容的质量和容值对纹波有直接影响。
当电容的质量较差或容值较小时，就容易出现较大的纹波。
3. 复杂电路连接：在实验中，当直流稳压电源与其他电路连接时，电源输出的纹波与噪声可能通过其他电路产生耦合作用，从而出现在实验电路中。
二、纹波与噪声的分析方法在直流稳压电源实验中，我们可以采用以下几种方法进行纹波与噪声的分析：1. 示波器显示法：将直流稳压电源输出的电压信号接入示波器并设置合适的量程，观察示波器上的波形变化，从波形上可以分析纹波和噪声的幅度和频率。
2. 多用表测量法：通过将直流稳压电源输出的电压信号接入多用表，选择合适的测量范围和测量方式，测量电压的均值和波动值，从而获取纹波和噪声的相关信息。
3. 频谱分析法：通过频谱仪等设备对直流稳压电源输出的电压信号进行频谱分析，找出纹波和噪声所在的频率区域，并获取相应的幅度信息。
三、纹波与噪声的消除方法在直流稳压电源实验中，为了消除输出电压中的纹波与噪声，我们可以采用以下几种方法：1. 优化电源设计：选择质量较好的电源模块或器件，并合理设计稳压电路，使得电源本身的纹波和噪声尽量降低。
2. 选择合适的滤波元件：在直流稳压电源的输出端添加合适的滤波元件，如大容值电解电容、磁珠或者低通滤波器等，以实现对纹波和噪声的滤波处理。
3. 电源电容升级：对电源滤波电容进行升级，选择较大容值的优质电容来替换原有电容，以减小纹波和噪声的幅度。
示波器的噪声测量和信噪比评估
示波器的噪声测量和信噪比评估示波器是一种电子测试仪器，用于观察和测量电气信号的波形。
在实际应用中，噪声是一个不可避免的问题，因此对示波器的噪声测量和信噪比评估非常重要。
本文将介绍示波器噪声的基本概念和测量方法，以及信噪比的计算和评估。
一、噪声的基本概念和分类噪声是电子测量中的一个重要参数，它是指无用信号对正常测量结果产生影响的干扰信号。
根据产生噪声的原因和特性，可以将噪声分为以下几类：1. 热噪声：也称为热涨落噪声，是由于电介质内部自由电荷的热运动引起的。
热噪声与电阻器的温度、频带宽度以及系统噪声系数等因素有关。
2. 内部噪声：也称为品质噪声，是由于原件内部结构或材料不均匀等因素引起的。
内部噪声主要包括电子元器件产生的噪声、电路板的跨耦噪声等。
3. 外部噪声：也称为环境噪声，是由外部电磁场、其他电子设备的噪声、电源电压不稳定等因素引起的。
外部噪声对示波器的测量结果影响较大。
二、噪声测量方法为了准确评估示波器的噪声水平，需要采用适当的测量方法。
常见的噪声测量方法包括以下几种：1. 带外噪声测量：该方法通过在示波器输入端连接一个短路，测量输出信号的功率谱密度来评估示波器的带外噪声。
带外噪声主要由示波器前端的放大器和滤波器引入。
2. 带内噪声测量：该方法通过输入一个稳定的特定频率的信号，在示波器上测量输出信号的功率来评估示波器的带内噪声。
带内噪声反映了示波器测量信号的准确度和稳定性。
3. 模拟输入噪声测量：该方法适用于模拟输入信号的测量，通过将示波器输入端连接到一个稳定且已知噪声水平的信号源，测量输出信号的噪声水平来评估示波器的噪声性能。
三、信噪比的计算和评估信噪比是评估示波器性能的重要指标之一，它表示信号与噪声的比例关系，即有效信号与噪声的比值。
信噪比的计算和评估方法包括以下几种：1. 峰峰值信噪比（P-P SNR）：该方法是将信号的峰峰值与噪声的峰峰值进行比较，通常用于评估示波器对大幅度信号的测量能力。
开关电源纹波噪声测试方法
开关电源纹波噪声测试方法我折腾了好久开关电源纹波噪声测试这事儿，总算找到点门道。
最开始的时候啊，我真是瞎摸索。
我就知道得找个示波器来测，心想这能有多难呢。
就随便拿了个示波器，把探头往电源输出那一端一接，我以为就能看到准确的纹波噪声了，结果大错特错。
那显示出来的数值啊，看起来就很不靠谱。
后来才明白，探头的接地方式太重要了。
如果接地没接好，那测出来的结果就全乱套了。
就好比你要量一个东西的长度，但是尺子没放正一样。
后来我又试了一次，这次我特别注意探头的接地。
我把探头的接地弹簧尽量靠近测试点接地。
这就像是你去钓鱼，要把鱼钩尽可能靠近鱼多的地方一样。
但是又碰到新问题了，测试环境干扰太大了。
周围有其他设备开着的时候，示波器上的波形看起来就有很多毛刺，根本分不清哪些是真正的纹波噪声，哪些是干扰。
又失败了几次后，我就想啊，得把测试环境弄得干净点。
我专门挑了个周围没有什么大型电气设备运行的时间去测试。
还把开关电源单独放在一个绝缘的台子上，减少和其他物体的耦合。
这就像是你要安静地做一件事，就找个没人打扰的小角落一样。
同时呢，示波器的带宽限制也很重要。
我最开始没管这个，后来设置了合适的带宽限制后，发现波形看起来就清晰多了。
我不确定每个型号的示波器这个操作是不是都一样，反正我这个示波器得仔细看说明书才能搞定这个带宽设置呢。
再一个就是测试点的选取。
我最开始就在电源输出线随便找个地方接探头，其实最好是在电容后面，也就是电源滤波之后的地方测。
这地方更能反映纹波经过滤波后的真实情况，就好比你要检测经过净化器后的空气，肯定是要在净化器出风口处检测最准确。
还有采样率，这个设置不好也会影响结果。
要是采样率太低，波形细节就显示不出来，就好像你用低像素的相机拍照，很多细节都看不到了。
我还在不断摸索，但是现在按照这些法子来测试，结果已经靠谱多了。
这就是我在开关电源纹波噪声测试里的一些尝试和经验啦。
用示波器测量电源噪声的方法（1）
⽤⽰波器测量电源噪声的⽅法（1）⽤⽰波器测量电源噪声的⽅法(1)2010年8⽉9⽇⼤哥⽜3 条评论引⾔如今的电⼦设计越来越趋向与切换速度加快，封装上会有更多的引脚，信号幅度更⼩。
因此设计⼈员在从⼿机到服务器等新的数字电路设计中会更注意电源噪声。
实时⽰波器通常⽤来测量电源噪声。
本⽂将讲述分析电源噪声的技术，评估电源噪声测试的⼯具。
⾯临的问题由于切换速度和信号转换速率增加，设备上需要切换的引脚数⽬越来越多，电源中引⼊了更多的切换噪声。
同时，电路也变得越来越受电源噪声影响。
减少单位间隔意味着减少时间裕量。
减⼩信号幅度会转为减少噪声裕量。
对所有⼯程上会遇到的问题，理解问题并精确的测量数据才能解决问题。
对“噪声”的理解在理想的情况下，电源是不会有噪声的，那么电源噪声是怎么产⽣的呢？除了由于热过程不可避免引起的⾼斯噪声（通常这不是噪声的主要部分）之外，所有的电源噪声都会有⼀到两个源。
开关电源会造成不希望的噪声，这些噪声通常会在开关切换频率的谐波或者和切换频率⼀致。
当门电路和输出引脚驱动开关时，会要从电源上得到电流。
这是⼤多数数字电路中的噪声源。
这些切换虽然会随机的发⽣，但是会趋向于和系统时钟⼀致。
当我们把这些看出是叠加在电源上的“信号”⽽不是“噪声”的时候，分析就会变得简单有效。
测量的挑战由于电源噪声带宽很⼤，设计师更倾向于⽤⽰波器来测量电源噪声。
我们会在后⾯讲述⽰波器对噪声原因分析的独特作⽤。
实时⾼带宽数字⽰波器和⾼带宽探头⾃⾝也有噪声，这个必须要考虑。
如果你要测量的电源噪声和⽰波器以及探头的噪底是在⼀个数量级上的话，你的测量的精确度就会有问题了。
本⽂就要讨论关于⽰波器噪底的更多信息。
另外⼀个问题是动态范围。
电源是直流电压，上⾯的交流噪声占直流电平的⽐例很⼩。
有些⽰波器很探头就会遇到问题，要设置好偏置，要很好的探测才能得到更好的观测噪声，才能是⽰波器⾃⾝的噪底很⼩。
下⾯就讲⼀讲⽰波器⾃⾝的噪声。
⽰波器⾃⾝的噪声图1. 噪声源如图1所⽰。
示波器噪声测试操作方法
示波器噪声测试操作方法
示波器噪声测试是用来测量示波器的噪声水平，以评估其性能和精度的一种测试方法。
以下是示波器噪声测试的操作步骤：
1. 准备测试设备：示波器、信号发生器、电缆等。
2. 连接示波器和信号发生器：使用合适的电缆将信号发生器连接到示波器的输入端口。
3. 设置示波器：打开示波器，并确保其设置为合适的输入方式和量程设置。
4. 设置信号发生器：根据需要设置信号发生器的输出频率、幅度和波形。
5. 调整信号发生器输出：将信号发生器的输出设置为适当的幅度，使得示波器的输入信号能够满足其动态范围。
6. 观察示波器的噪声：使用示波器的频谱或FFT功能，观察示波器的输出信号的频谱图或功率谱密度图。
7. 分析噪声水平：根据观察到的频谱图或功率谱密度图，分析噪声的功率水平和频谱分布。
8. 记录测试结果：记录示波器的噪声水平和频谱分布的测试结果。
需要注意的是，在进行示波器噪声测试时，应尽量减少外部干扰和噪声的影响，例如使用屏蔽电缆、提供良好的接地等措施。
此外，测试过程中还应注意信号源的稳定性和示波器的采样率等参数的合理选择，以确保测试结果的准确性和可靠性。
电脑芯片分析中的电源噪声和供电稳定性技术
电脑芯片分析中的电源噪声和供电稳定性技术随着电子产品的不断发展，电脑芯片成为现代社会中不可或缺的一部分，而电源噪声和供电稳定性技术成为电脑芯片分析中的重要工具。
本文将从电源噪声和供电稳定性两个方面进行深入探讨。
1. 电源噪声分析技术电源噪声是指在电源供电中产生的一种无用信号，它对电脑芯片的正常工作产生了严重的干扰。
为了更好地分析电源噪声，科学家们提出了一系列的技术。
（1）功率谱密度分析功率谱密度分析是一种常见的分析电源噪声的方法。
通过将电源输出的波形转换为频域信号，可以观察到不同频率下的功率密度分布情况，进而分析电源噪声的特征。
（2）噪声耦合路径建模噪声耦合路径建模技术是通过分析电源供电系统中的不同元件和信号传输路径，建立噪声传播模型。
通过模型可以准确地确定噪声源和噪声接收器，进而采取相应的措施进行干扰抑制。
（3）滤波技术滤波技术是一种通过电路设计来抑制噪声的方法。
通过引入低通滤波器、带通滤波器等不同类型的滤波器，可以有效地减少电源噪声对电脑芯片正常运行的干扰。
2. 供电稳定性分析技术供电稳定性是指在不同工作条件下，电源输出电压的稳定程度。
为了保证电脑芯片的正常工作，供电稳定性分析技术变得尤为重要。
（1）电源电压波动分析通过对电源输出电压的波动进行分析，可以评估供电稳定性的好坏。
一般采用示波器等仪器对电压进行实时监测和记录，通过波形分析，可以判断供电是否稳定。
（2）动态电源特性分析动态电源特性分析是通过对电源供电系统的动态响应进行分析，以评估供电的稳定性。
通过对不同频率下的电源波形特性进行研究，可以确定供电系统的稳定性。
（3）稳压技术稳压技术是一种通过电路设计和反馈控制来实现供电稳定的方法。
通过引入稳压芯片、电容器等元件，可以在不同工作条件下实现稳定的电源输出，确保电脑芯片的正常运行。
综上所述，电源噪声和供电稳定性技术在电脑芯片分析中具有重要作用。
通过对电源噪声的分析和抑制，以及供电稳定性的评估和改善，可以提高电脑芯片的性能和可靠性，为现代社会的信息技术发展做出积极贡献。
芯片设计中的电源噪声与时钟抖动分析
芯片设计中的电源噪声与时钟抖动分析芯片设计是现代电子工程中不可或缺的一环。
在设计芯片时，我们需要考虑到各种因素，其中电源噪声和时钟抖动是两个非常重要的问题。
本篇文章将深入探讨芯片设计中的电源噪声与时钟抖动分析，并提供一些解决方案。
一、电源噪声分析电源噪声是指芯片工作时由于电源的不纯净而带入的干扰信号。
这种噪声可能会对芯片的正常工作产生严重影响，例如引起系统运行不稳定、降低信号质量等。
因此，在芯片设计中，电源噪声的分析至关重要。
为了准确分析电源噪声，我们可以采取以下步骤：1. 电源噪声源的识别：首先，我们需要确定电源噪声的来源。
常见的电源噪声源包括开关电源、电感、电容、线路阻抗不匹配等。
通过仔细分析电路图和布线，我们可以确定噪声源，并有针对性地进行优化。
2. 噪声的测量与分析：使用专业的仪器，如示波器、频谱分析仪等，可以准确测量电源噪声。
通过分析频谱图，我们可以了解噪声的频段、幅度等信息，从而有针对性地进行改进。
3. 降低噪声的方法：一旦确定了电源噪声的源头和特性，我们可以采取一些措施来降低噪声。
例如，可以优化电源线路的布局，添加滤波器或稳压器，使用地平面铺铜等。
这些方法可以有效地减小电源噪声。
二、时钟抖动分析时钟抖动是指时钟信号的不稳定性，它可能会导致芯片工作的时序错误。
特别是在高频率信号的处理中，时钟抖动的问题更为严重。
因此，时钟抖动的分析和处理在芯片设计中也非常重要。
为了准确分析时钟抖动，我们可以采取以下步骤：1. 时钟信号的测量：通过使用专业的时钟测试仪器，如相位噪声测试仪等，可以准确测量时钟信号的抖动情况。
通过测量结果，我们可以了解到时钟信号的稳定性，并评估其对芯片性能的影响。
2. 抖动分析与改进：根据测量结果，我们可以对抖动进行分析，并找出其产生的原因。
可能的原因包括时钟源的噪声、布线不佳、时钟网络的不匹配等。
通过合理优化时钟源和布线，并采取一些抑制抖动的技术手段，如使用PLL锁相环等，可以有效降低时钟抖动。
用示波器测量电源噪声的方法(1)
用示波器测量电源噪声的方法(1)2010年8月9日 大哥牛3 条评论引言如今的电子设计越来越趋向与切换速度加快，封装上会有更多的引脚，信号幅度更小。
因此设计人员在从手机到服务器等新的数字电路设计中会更注意电源噪声。
实时示波器通常用来测量电源噪声。
本文将讲述分析电源噪声的技术，评估电源噪声测试的工具。
面临的问题由于切换速度和信号转换速率增加，设备上需要切换的引脚数目越来越多，电源中引入了更多的切换噪声。
同时，电路也变得越来越受电源噪声影响。
减少单位间隔意味着减少时间裕量。
减小信号幅度会转为减少噪声裕量。
对所有工程上会遇到的问题，理解问题并精确的测量数据才能解决问题。
对“噪声”的理解在理想的情况下，电源是不会有噪声的，那么电源噪声是怎么产生的呢？除了由于热过程不可避免引起的高斯噪声（通常这不是噪声的主要部分）之外，所有的电源噪声都会有一到两个源。
开关电源会造成不希望的噪声，这些噪声通常会在开关切换频率的谐波或者和切换频率一致。
当门电路和输出引脚驱动开关时，会要从电源上得到电流。
这是大多数数字电路中的噪声源。
这些切换虽然会随机的发生，但是会趋向于和系统时钟一致。
当我们把这些看出是叠加在电源上的“信号”而不是“噪声”的时候，分析就会变得简单有效。
测量的挑战由于电源噪声带宽很大，设计师更倾向于用示波器来测量电源噪声。
我们会在后面讲述示波器对噪声原因分析的独特作用。
实时高带宽数字示波器和高带宽探头自身也有噪声，这个必须要考虑。
如果你要测量的电源噪声和示波器以及探头的噪底是在一个数量级上的话，你的测量的精确度就会有问题了。
本文就要讨论关于示波器噪底的更多信息。
另外一个问题是动态范围。
电源是直流电压，上面的交流噪声占直流电平的比例很小。
有些示波器很探头就会遇到问题，要设置好偏置，要很好的探测才能得到更好的观测噪声，才能是示波器自身的噪底很小。
下面就讲一讲示波器自身的噪声。
示波器自身的噪声图1. 噪声源如图1所示。
使用12bit高精度示波器测试电源噪声
表1五种电源噪声探测方式图110M Ω无源探头的10：1衰减导致信号无法利用示波器的整个ADC 动态范围1前言在探测嵌入式系统配电网络（PDN）时，有许多要注意的事项。
通常要测试的信号是浮在大电压上的很小信号，必须很好地理解和管理测量系统的噪声。
信号路径中的阻抗不匹配会引起高频成分的反射，某些探测方式可能无法提供足够的偏置范围以匹配大的DC 电压，带宽限制会无法捕获和表征高频噪声。
而且，由于PDN 的直流阻抗通常低至1Ω甚至更低，因此低阻抗探测方式可能会在D UT 上施加过大的负载。
在本文，我们将讨论使用力科12位高清示波器的各种电源噪声探测方式，以及如何选择更好的测试方式。
2电源噪声探测方式概述一般而言，使用高精度示波器测试电源噪声有五种方式（见表1）。
与大多数示波器一样，力科所有12位示波器都标配有一组10MΩ无源探头，这种探头的带宽通常为500MHz ，连接到1MΩ耦合示波器输入时，探头的高阻抗可提供良好的直流负载特性。
10MΩ无源探头必须考虑接地，使用典型的3英寸接地导线会导致很高的RF 干扰以及高电感和信号振铃，通常最好使用较短的弹簧型接地线。
它具有较小的“天线”效应，因此具有较少的RF 拾取以及较短的电感环路，可减少振铃。
10MΩ无源探头具有10:1的衰减，这意味着信号衰减了10倍，但测量系统中的噪声不受影响———因此，S N R 比1:1探头或直接连接低了20dB 。
从图1可以看出，由于10:1衰减，信号显示为80mV 满量程，在这种情况下，灵敏度限制为10mV /div 或更高。
注意：为了比较所有五种方式的噪声性能，我们将每种方法都应用到相同的900mV 电源轨。
为了使用12bit 高精度示波器测试电源噪声李发存（TeledyneLecroy ）公平比较，所有信号的带宽都限制在500MHz 以内，并在所需的偏置下，调整垂直灵敏度，以使S N R 最大。
在每个示例中，下方的波形为5mV /div 的放大。
示波器在测试电源纹波-噪声上的应用
示波器在测试电源纹波/噪声上的应用
测量方法测量纹波/噪声首先必须知道正确的测量方法，很多工程师拿数字示波器测量出来几百mV 的纹波/噪声值，和参数规格一比，完全差了几十的倍数这个肯定是测量方式不正确造成。
以下几点会影响到电源纹波/噪声测量的准确性：1，示波器的底噪和量化误差2，使用衰减因子大的探头测量小电压3，探头的GND 和信号两个探测点的距离过大4，示波器通道的设置（50Ω和
1MΩ，直流耦合还是交流耦合）1 对仪器的要求
示波器参数要求：支持带宽限制或数字滤波功能：一般示波器都支持20MHz 带宽限制，也有更为高级的全带宽限制功能，如：SDS2000 系列，阻抗要求50 欧和1M 欧可选。
在芯片端的电源和地阻抗通常是毫欧级别的，高频的电源噪声从同轴电缆传
输到示波器通道后，当示波器输入阻抗是50 欧时，同轴电缆的特性阻抗50 欧与通道的完全匹配，没有反射;而通道输入阻抗为1M 欧时，相当于是高阻，根据传输线理论，电源噪声发生反射，这样，导致1M 欧输入阻抗时测试的电源
噪声高于50 欧的。
探头要求：为了使接地线尽量短，可以为探头配置测试短针，或者自制短接
地线：去除探头接地线套，用金属丝自行绕制接地短线，推荐五类线中铜丝，
强度适中。
也可以用焊锡丝、铝丝等。
选择1X 无衰减档位，一般无源探头在1X 档位时，其带宽限制在
6MHz/10MHz 带宽，如此在前端可有效滤除高频纹波/噪声的干扰，减小纹波/ 噪声测量影响。
如选用10X 档位，不但无滤波作用，而且对纹波/噪声信号衰
减严重，会增加观察难度。
下面以鼎阳公司的SDS2000 为例，进行常规测量所采用的正确操作步骤：1.。
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示波器FFT功能之电源噪声分析
一提到电源噪声，相信就会引起很多电子工程师的共鸣。
我们平时所说的电源噪声到底是什么呢？它等同于电源纹波吗？事实上，电源噪声不同于电源纹波，它是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分。
而纹波是出现输出端子间的一种与输入频率、开关频率同步的成分，是叠加在稳定直流信号上的交流干扰信号。
在电源噪声的分析过程中，比较经典的方法是使用示波器观察电源噪声波形并测量其幅值，据此判断电源噪声的来源。
但是随着数字器件的电压逐步降低、电流逐步升高，电源设计难度增大，在观察时域波形无法定位故障时，可以通过FFT（快速傅立叶变换）方法进行时频转换，将时域电源噪声波形转换到频域进行分析。
电路调试时，从时域和频域两个角度分别来查看信号特征，可以有效地加速调试进程。
示波器的频域分析功能是通过傅立叶变换实现的，傅立叶变换的实质是任何时域的序列都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。
我们分析这些正弦波的频率、幅值和相位信息，就是将时域信号切换到频域的分析方法。
数字示波器采样到的序列是离散序列，所以我们在分析中最常用的是快速傅立叶变换（FFT）。
FFT算法是对离散傅立叶变换（DFT）算法优化而来，运算量减少了几个数量级，并且需要运算的点数越多，运算量节约越大。
示波器捕获的噪声波形进行FFT变换，有几个关键点需要注意：
1、根据耐奎斯特抽样定律，变换之后的频谱展宽（Span）对应与原始信号的采样率的1/2，如果原始信号的采样率为1GS/s，则FFT之后的频谱展宽最多是500MHz；
2、变换之后的频率分辨率（RBW Resolution Bandwidth）对应于采样时间的倒数，如果采样时间为10mS，则对应的频率分辨率为100Hz；
3、频谱泄漏，即信号频谱中各谱线之间相互干扰，能量较低的谱线容易被临近的高能量谱线的泄漏所淹没。
避免频谱泄漏可以尽量采集速率与信号频率同步，延长采集信号时间及使用适当的窗函数。
电源噪声测量时要求采集的信号时间可以足够长，可以认为覆盖到了整个有效信号的时间跨度。
ZDS2000系列示波器最高标配250Mpts存储深度，在捕获长时间的波形同时能够保持高采样率，同时，市面上多数2000系列示波器最大只支持8K样本点的FFT分析，在1G采样率的情况下，频率分辨率仅有125KHz，多数情况都无法准确判断信号频谱分布。
ZDS2000系列示波器拒绝单纯的功能堆砌，内部采用了专业的处理芯片，突破技术壁垒，将FFT分析点数升级至4M样本点，同样在1G采样率的情况下频率分辨率能精确到250Hz，可以准确分析出电路中的干扰噪声来源，大大提高了示波器FFT的实用价值。