Современная электроника №8/2018

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 7 советов для улучшения измерений целостности питания Рис. 1. Малошумящий осциллограф с широкой полосой пропускания R&S RTP (8 ГГц) В статье представлены 7 советов, которые помогут быстро и точно определить характеристики шума в шинах питания и идентифицировать взаимосвязанные сигналы. Джоэл Вудворд (Rohde & Schwarz) Современные специализированные (ASIC), программируемые логические (ПЛИС) и серийно выпускаемые инте- гральные схемы предъявляют исклю- чительно строгие требования по элек- тропитанию. Эти требования вылива- ются в необходимость тестирования шин питания, для которых характерны пониженные уровни рабочего напря- жения и более жёсткие допуски. Для проведения таких испытаний исполь- зуются осциллографы, однако в связи с ростом требований к точности реаль- ной проблемой становятся погреш- ности измерений, величина которых приближается к измеряемому значе- нию. Каждый милливольт погрешно- сти измерения может иметь решающее значение, например при измерении параметров шин питания с напряже- нием 1,5 В с допуском 2%. Кроме того, в шинах питания могут присутство- вать взаимосвязанные высокочастот- ные цифровые сигналы и сигналы дру- гих источников, для идентификации которых требуется полоса пропуска- ния порядка 1 ГГц. 1. Н АЧНИТЕ С МАЛОШУМЯЩЕГО ОСЦИЛЛОГРАФА Точность результатов измерений ограничивается уровнемшума в изме- рительной системе. Все осциллогра- фы вносят в неё собственный широ- кополосный шум. Выбор осциллогра- фа, имеющего наименьший уровень собственного шума (см. рис. 1), обе- спечивает получение более точных результатов измерения. Например, при измерении параметров шин питания с напряжением 1,8 В и допуском 2% уро- вень шума осциллографа и пробника 10 мВ является проблемой, поскольку этот шум добавляется к измеряемому сигналу. Производители осциллографов изме- ряют и приводят среднее квадратиче- ское значение (СКЗ) шума переменно- го напряжения для каждого значения ослабления по вертикали; как правило, это хороший первый критерий выбора малошумящего осциллографа. Однако с точки зрения целостности питания важно также наихудшее значение раз- маха напряжения. Это значение может быть легко измерено с помощью осцил- лографа. Для этого нужно, не подклю- чая входы, измерить размах амплиту- ды при используемых вертикальных настройках. Ряд современных осциллографов обеспечивает 10- и 12-битное разре- шение по вертикали. Однако допол- нительное разрешение почти всегда затеняется шумом, если не использу- ется режим усреднения или высокой чёткости. В представленных на рынке осциллографах шум входного каскада не позволяет безболезненно увеличи- вать разрешение по вертикали. Уровень шума является более важным показате- лем точности измерения, чем количе- ство бит разрешения. 2. И СПОЛЬЗУЙТЕ ТРАКТ 50 О М Во многих осциллографах пред- ставлены тракты 50 Ом и 1 МОм. Тракт 50 Ом, как правило, обладает более низким уровнем шума. Кроме того, этот тракт всегда задействуется при использовании активного пробника для измерений целостности питания. Измерение размаха напряжения шума осциллографа с помощью пробника, используемого в тракте 50 Ом, позво- ляет получить представление о погреш- ности измерения. 3. В ЫБИРАЙТЕ ЗНАЧЕНИЯ ПО ВЕРТИКАЛИ , ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ МАКСИМАЛЬНУЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ Шум осциллографа зависит от зна- чений ослабления по вертикали. Чем меньше значения, тем ниже уровень шума. Большинство осциллографов не обеспечивает смещение, достаточ- ное для использования значительного усиления по вертикали. Например, при разрешении 10 мВ на деление осцилло- граф может обеспечить лишь 120 мВ внутреннего смещения. Это вынужда- ет использовать более низкое значение по вертикали для отображения сигнала на экране, что, в свою очередь, приво- дит к снижению точности измерения. Для компенсации ограниченно- го внутреннего смещения могут быть применены и другие методы. Исполь- зование подстроечного конденсатора