什么是電源完整性

電源完整性（Power Integrity，簡(jiǎn)稱PI），分析從DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出到芯片，板卡和系統(tǒng)的直流電源支路的信號(hào)質(zhì)量，確保在系統(tǒng)工作時(shí)電源噪聲能夠得到有效控制，并充分抑制芯片工作時(shí)引起的電壓波動(dòng)、輻射和串?dāng)_，為整個(gè)電路系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源分布網(wǎng)絡(luò)（Power Distribution Network，簡(jiǎn)稱PDN）。電源完整性直接決定了產(chǎn)品的性能，如整機(jī)可靠性、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率、RF信號(hào)系統(tǒng)的相位噪聲以及EMI/EMC等重要指標(biāo)。

當(dāng)前，用戶對(duì)供電電源測(cè)試的要求顯著提升。特別是在嵌入式設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員通過(guò)集成越來(lái)越多的功能模塊到極小的空間，進(jìn)而降低系統(tǒng)功耗。電源完整性測(cè)試在此類應(yīng)用中便可不可或缺。

電源分布網(wǎng)絡(luò)需求的不斷提升，導(dǎo)致電源軌電壓(rail voltage)和容差越來(lái)越小，因此，很多工程師對(duì)電源完整性進(jìn)行精確測(cè)量也變的越來(lái)越困難。過(guò)去，任意示波器都能夠測(cè)量5V電源軌上10%容差的漣波(ripple)，因?yàn)?00mV要求原高于示波器的噪聲位準(zhǔn)(noise level)；但現(xiàn)在，無(wú)論使用何種示波器都難以測(cè)量1V電源軌上2%容差的漣波電壓。

以下三款探頭哪款最符合電源完整性要求？

使用500 MHz, 10:1無(wú)源探頭測(cè)量1.5 V電源紋波

1、不符合電源完整性要求，因?yàn)樵肼晻?huì)掩蓋信號(hào)細(xì)節(jié)。

使用38 MHz，1:1無(wú)源探頭測(cè)量1.5 V電源紋波

2、不符合電源完整性要求，因?yàn)閹捪拗茣?huì)削弱發(fā)現(xiàn)高頻瞬態(tài)信號(hào)的能力。

使用R&S RT-ZPR20 2 GHz，1:1有源電源完整性

探頭測(cè)量1.5 V電源紋波

3、符合電源完整性要求，因?yàn)椴东@的波形包括了電源路徑上的高頻瞬態(tài)信號(hào)。

Q&A R&S示波器10周年專題系列

學(xué)無(wú)止境：您好，想請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)電源電壓降低且容差范圍低至1%至 2%，讓我難以準(zhǔn)確測(cè)量?jī)x器及探頭噪聲。如果要查看快速邊沿對(duì)應(yīng)的諧波成分以及在電源路徑上耦合的更高頻率成分時(shí)，需要怎么辦？

R師傅：對(duì)低電壓直流電源上的紋波、噪聲及瞬態(tài)進(jìn)行測(cè)試是大多數(shù)示波器面臨的挑戰(zhàn)。您的這個(gè)測(cè)試需求需要示波器具備更高的測(cè)量帶寬。

學(xué)無(wú)止境：難道我還要再換一臺(tái)更高測(cè)試帶寬的示波器嗎？！

那個(gè)小編：您不需再額外添置示波器，RT-ZPR20電源完整性探頭就是專為測(cè)量直流電源上疊加的較小交流電成分而設(shè)計(jì)的，在這方面可以節(jié)約您的采購(gòu)成本。

最佳解決方案

選擇噪聲最低的信號(hào)路徑阻抗

用于測(cè)量電源完整性的示波器通常具有兩種信號(hào)路徑阻抗，其中50Ω阻抗通常噪聲更小，且支持示波器全帶寬，會(huì)比1MΩ路徑上的噪聲要小1/2-1/3，因此50Ω路徑是測(cè)量電源完整性的最佳選擇。

電源軌的輸出阻抗通常為mΩ等級(jí)。對(duì)于沒(méi)有任何探棒的纜線測(cè)量設(shè)備來(lái)說(shuō)，50Ω路徑具有50Ω的直流輸入阻抗，會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)載效應(yīng)，從而會(huì)減小電源軌直流幅度值。使用專用電源完整性探頭，可以最大限度地減低該問(wèn)題的影響。