【導讀】電dian源yuan是shi芯xin片pian的de能neng量liang來lai源yuan，也ye是shi邏luo輯ji狀zhuang態tai的de參can考kao基ji準zhun。如ru果guo電dian源yuan的de紋wen波bo和he噪zao聲sheng過guo大da，會hui在zai高gao速su變bian化hua的de邏luo輯ji信xin號hao上shang產chan生sheng大da量liang抖dou動dong，進jin而er產chan生sheng誤wu碼ma(注:誤碼即錯誤的碼元，將邏輯1當成邏輯0,或者將0當成1)，影(ying)響(xiang)芯(xin)片(pian)的(de)性(xing)能(neng)，甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)芯(xin)片(pian)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。高(gao)速(su)信(xin)號(hao)驗(yan)證(zheng)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)隨(sui)機(ji)抖(dou)動(dong)和(he)低(di)頻(pin)的(de)周(zhou)期(qi)性(xing)抖(dou)動(dong)，就(jiu)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)和(he)紋(wen)波(bo)所(suo)引(yin)入(ru)的(de)。

電dian源yuan是shi芯xin片pian的de能neng量liang來lai源yuan，也ye是shi邏luo輯ji狀zhuang態tai的de參can考kao基ji準zhun。如ru果guo電dian源yuan的de紋wen波bo和he噪zao聲sheng過guo大da，會hui在zai高gao速su變bian化hua的de邏luo輯ji信xin號hao上shang產chan生sheng大da量liang抖dou動dong
，進jin而er產chan生sheng誤wu碼ma(注:誤碼即錯誤的碼元
，將邏輯1當成邏輯0,或者將0當成1)，影(ying)響(xiang)芯(xin)片(pian)的(de)性(xing)能(neng)，甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)芯(xin)片(pian)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。高(gao)速(su)信(xin)號(hao)驗(yan)證(zheng)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)隨(sui)機(ji)抖(dou)動(dong)和(he)低(di)頻(pin)的(de)周(zhou)期(qi)性(xing)抖(dou)動(dong)，就(jiu)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)的(de)噪(zao)聲(sheng)和(he)紋(wen)波(bo)所(suo)引(yin)入(ru)的(de)。

圖1：電源紋波和噪聲

圖2：紋波的頻域分析

圖3：紋波對信號完整性的影響仿真分析工具

電源的紋波和噪聲測量，一直都是電源工程師們最關注的問題之一。 算(suan)力(li)芯(xin)片(pian)更(geng)低(di)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)
，導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)留(liu)給(gei)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)裕(yu)度(du)變(bian)得(de)更(geng)小(xiao)了(le)，部(bu)分(fen)算(suan)力(li)芯(xin)片(pian)及(ji)其(qi)外(wai)圍(wei)交(jiao)換(huan)機(ji)芯(xin)片(pian)的(de)電(dian)源(yuan)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)聲(sheng)的(de)峰(feng)峰(feng)值(zhi)要(yao)求(qiu)低(di)至(zhi)3mV，給設計和測試都帶來了難題。

設計上，算力芯片普遍采用POL的降壓方式
，將DC-DC變壓器盡可 能靠近負載端，可以有效避免傳輸鏈路上引入的外部幹擾。

測試上，使用更高精度、更低底噪的示波器
，和專用的電源紋波探頭
， 降低測量係統引入的噪聲，才能更準確地測量電源紋波和噪聲。

解決方案構成

泰克MSO6B示波器擁有12-bitsADC和泰克專利的Tek061前端芯片，使示波器的底噪達到了驚人的8.68uV(有效值)。同時利用專有的頻域測試功能

，讓紋波成分無所遁形，配合專用的TPR電源軌探頭，測量係統底噪低至300uV峰峰值，為精確測量低電壓、高精度的電源噪聲提供了可能。MSO64B的底噪和市場上其它同類示波器相比，優勢非常明顯。

圖4：使用MSO6B和TPR探頭測試電源紋波

圖5：MSO6B示波器和競品的底噪對比

泰克的電源軌探頭TPR係列
，20MHZ帶寬下的底噪的峰峰值（注意是峰峰值）低至300uV。而且TPR探頭還支持高達60V的偏置電壓，多種多樣的探頭附件，不僅測得準，用起來還很方便。

圖6：TPR探頭指標

實測案例分享

數據中心裏的交換機，是算力單元協同合作

、構建算力網絡的橋梁。我們用來實測的這個交換機，核心芯片電源約為1V，規範要求其噪聲峰峰值在3mV以內。

圖7:使用MSO6B和TPR探頭實測數據中心交換機芯片的電源紋波和噪聲

我們分別使用三種探頭測量這個交換器的電源紋波和噪聲。使用普通無源探頭和地線環
，測量電源噪聲的結果，最大峰峰值為7.97mV。使用有源差分探頭，測量待測物的電源噪聲，最大峰峰值為4.92mV。使用TPR電源軌探頭，電源紋波的峰峰值居然隻有驚人的為714uV），遠小於規範要求的3mV。這個產品的電源設計其實非常優秀，但如果用常規的無源探頭或有源差分探頭，根本測不出它真實的噪聲水平。

圖8：分別使用無源探頭，有源差分和TPR電源軌探頭
，對比實測結果

總結

在(zai)電(dian)源(yuan)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)聲(sheng)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)的(de)今(jin)天(tian)，示(shi)波(bo)器(qi)和(he)探(tan)頭(tou)所(suo)引(yin)入(ru)的(de)係(xi)統(tong)底(di)噪(zao)不(bu)容(rong)忽(hu)視(shi)。測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)不(bu)達(da)標(biao)可(ke)能(neng)是(shi)因(yin)為(wei)示(shi)波(bo)器(qi)和(he)探(tan)頭(tou)的(de)精(jing)度(du)不(bu)夠(gou)
，而(er)不(bu)是(shi)待(dai)測(ce)物(wu)設(she)計(ji)地(di)不(bu)夠(gou)好(hao)。使(shi)用(yong)泰(tai)克(ke)高(gao)精(jing)度(du)示(shi)波(bo)器(qi)MSO6B和專用的電源紋波探頭TPR係列，儀器底噪低至300uV，為精確測量低電壓、高精度的電源噪聲提供了可能。

（來源：泰克科技)

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