Современная электроника №7/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 59 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 Рис. 3. Осциллограмма шумов: на канал 1 осциллографа (жёлтая кривая) не подаётся входной сигнал. К каналу 2 (голубая кривая) подключён пробник цепей питания TPR1000 с закороченным входом. В полосе 1 ГГц пробник добавляет к входу осциллографа всего 17 мкВ шума Рис. 4. Осциллограмма шумов: канал 2 (голубая кривая) показывает шум с двойным размахом 157,1 мВ для традиционного пассивного пробника 10х, в то время как специальный пробник цепей питания Tektronix TPR1000, подключённый к каналу 1 (жёлтая кривая), демонстрирует двойной размах напряжения 38,7 мВ рабочие частоты преобразователей напряжения остались по-прежнему сравнительно низкими, фронты сиг- налов стали более крутыми из-за появ- ления быстродействующих коммута- торов. Высокое быстродействие ключей в источниках питания, перекрёстные помехи, одновременное переключе- ние компонентов и другие источники помех могут порождать в цепях пита- ния шумы и гармоники с очень высо- кими частотами. Компания Tektronix предлагает пробники с полосой про- пускания 1 ГГц и 4 ГГц, предназначен- ные специально для измерения цепей питания. Ш УМЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Шум базовой линии Для точного измерения шумов цепей питания измерительная система и при- меняемые методы измерения должны обеспечивать минимальный вклад соб- ственных шумов. Чем меньше шумов добавляет измерительная система, тем больше уверенности в том, что наблю- даемый сигнал действительно соответ- ствует сигналу в исследуемом устрой- стве. Уровень шума базовой линии изме- рительного прибора и пробника позво- ляет оценить общие шумовые параме- тры измерительной системы. Простые измерения двойного размаха или сред- неквадратического значения входно- го напряжения при отсутствии входно- го сигнала позволяют быстро оценить уровень аддитивных шумов системы снятия сигнала (см. рис. 3). Не ослабляйте сигнал цепей питания слишком сильно Пробники с большим коэффици- ентом деления предлагают широкий динамический диапазон, но могут вносить шум в измерения, поскольку осциллограф будет вынужден усили- вать сигнал, чтобы скомпенсировать ослабление в пробнике (см. рис. 4). Это связано с тем, что пробник осла- бляет сигнал, приближая его к уровню собственных шумов измерительной системы. Это можно показать, рассчи- тав отношение сигнала к шуму (С/Ш). Например, если уровень входного сигнала равен 10 мВ, а уровень случай- ных шумов согласно спецификациям – 200 мкВ (этот параметр можно найти в технических характеристиках осцил- лографа, обычно он приводится в виде среднеквадратического значения), то отношение С/Шуниверсального проб- ника с коэффициентом деления 10х будет равен: С другой стороны, пробник цепей питания с малым коэффициентом деле- ния 1,25х обеспечивает С/Ш, равный: Используйте максимальную чувствительность осциллографа Шумовые характеристики осцилло- графа масштабируются с изменением чувствительности. Чем выше установле- на чувствительность осциллографа, тем лучше его шумовые характеристики. Максимально растягивая по вертика- ли отображаемый на экране сигнал, вы получаете более точное его представ- ление. Часто малые значения чувстви- тельности приводят к тому, что шум сигнала выглядит бо ′ льшим, чем он есть на самом деле (см. рис. 5). По возможности используйте режимы захвата с высоким разрешением Режим высокого разрешения High Res в осциллографах Tektronix MSO серий 4, 5 и 6 позволяет дополнительно сни- зить шум, используя избыточную часто- ту дискретизации для получения более высокого разрешения. В этом режи-