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电源完整性

带宽,电流负载和功率轨测量

2018年5月25日

如何在测量中实现高带宽,同时最小化DUT上的电流负载?鉴于你的DUT是一个电源轨道,你真的不想从它吸取太多的电流。,否则您的测量系统将扭曲轨道。但这两种衡量标准是相互矛盾的。这是一个难题,它与互连信号的基本性质有关。

假设你的探针上有一根同轴电缆。你的示波器的输入阻抗是1 MΩ,你正在探测低阻抗的电源轨道。如果任何瞬态信号应该从轨道发射到探头,它首先遇到电缆的50欧姆传输线。信号沿电缆向下传播,然后看到1 Meg欧姆,范围输入的高阻抗。信号将立即反射回电缆,并看到轨道的1欧姆源阻抗。

当它从低阻抗反射时,与50欧姆电缆相比,信号的符号将发生变化,大部分信号将沿电缆反射回示波器的高阻抗输入。在那里,它会再次反射,如此循环。

电缆两端的阻抗不匹配——轨道上的低阻抗和范围输入、平均值和电缆中发射的瞬态信号的高阻抗,将显示振铃伪影。

振铃的幅度取决于瞬态信号的幅度和两端的阻抗不匹配,与50欧姆相比。

响铃的频率取决于同轴电缆的长度。如果你想让振铃频率超过你的示波器的带宽限制,比如1-GHz的示波器,你就需要把同轴电缆弄得很短,这是不现实的。它需要小于2英寸长。如果你使用仪器的全部带宽,如果超过这个时间,你就会在显示器上看到铃声的伪影。

一般来说,你想要使用一根3-6英尺长的同轴电缆。当你在示波器的1-MΩ输入阻抗和动力轨DUT的阻抗之间有一个阻抗不匹配时,你也会有反射和随之而来的振铃。因此,您可以测量到的无伪影的最高带宽将低于50 MHz。


图1:低阻抗1.5 V导轨和1 Meg范围输入阻抗的振铃示例

我们怎样才能解决这个问题呢?简单:我们在示波器输入端使用50-Ω输入端。这种终端的设计目的就是为了终止电缆中的反射。

但这里有一个难题。如果你在示波器上使用50-Ω输入端,这使得电源轨上的直流负载50-Ω可以吸引比你想要的更多的电流。此外,如果轨道电压超过5v,比如12v的轨道,你会烧毁瞄准镜内的50欧姆电阻,让所有神奇的烟雾都出来。

那么,B计划是使用10倍衰减探头。它有10-MΩ负载到轨道上,所以它不会负载到轨道上。但我们也知道,10倍的探头会让你失去20 dB的信噪比。人们在50欧姆电缆的尖端使用450-Ω系列电阻来制作“自己卷”的10倍探针,这并不罕见。DUT看到了500 Ω的负载,而在作用域端,同轴器仍然有50-Ω的终止,所以它们都很满意。但同样,我们引入了10倍的衰减,在阻抗匹配的祭坛上牺牲了信噪比。

因此,这里的底线是使用连接到DUT的同轴电缆使我们能够测量高带宽,但要做到这一点,电缆希望在范围内看到50-Ω负载。但反过来,这会使动力轨负荷下降基本上阻止我们探测超过5v的动力轨。我们需要一种新的解决方案,更好地平衡这些制约因素。有时候,你开车的时候也必须遵守速度限制,这就是生活。

以前在Teledyne LeCroy出版的版本测试发生博客

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