Для работы многих компонентов требуется несколько источников питания. Особенно это касается высокоинтегрированных систем на кристалле, ПЛИС и процессоров, в которых могут взаимодействовать несколько различных технологий. Кроме того, имеется тенденция снижения уровней напряжения, что ведёт к сокращению допусков на шумы в шинах питания.
В то же время потенциальные возможности возникновения шумов расширяются в связи с появлением следующих факторов:
- Функции повышения энергоэффективности, такие как стробирование питания, динамическое управление напряжением и частотой (DVFS)
- Динамически меняющиеся нагрузки с быстрыми переходными процессами
- Повышенные перекрёстные помехи и взаимовлияние
- Импульсные стабилизаторы напряжения с крутыми фронтами
Точное измерение шумов в цепях питания требует применения таких решений, о которых раньше вы могли и не задумываться, например, специальных пробников цепей питания.
Преимущества тестирования пробниками шин питания по сравнению с пассивными или дифференциальными пробниками
Обычно для измерений целостности сигналов питания на шинах электропитания используются пассивные или дифференциальные пробники. Однако из-за стремительного развития технологий разработчикам требуются более точные измерения пульсаций и сверхбыстрых переходных процессов с частотой сигналов до нескольких ГГц. Для тестирования новых разработок необходимо новое измерительное оборудование, способное свести к минимуму шумы от измерительных устройств и имеющее более широкую полосу пропускания для более подробного отображения сигналов. Пробники шин питания TPR1000/4000 со сверхнизким уровнем шумов обеспечивают высокую точность измерений за счёт малой нагрузки на шину (что особенно важно для высокочувствительных измерений), а также низкий уровень вносимого шума и возможность использования широкой полосы пропускания.
Чёткие сигналы распределительной сети при тестировании пробниками шин питания, в отличие от обычных пассивных пробников.
Больше данных, более быстрые сигналы
Новый пробник шин питания позволяет обнаруживать переходные процессы на шинах питания в полосе до 4 ГГц, а также смещать напряжения в диапазоне ±60 В для измерения сигналов питания от разъёма питания до вывода интегральной схемы. Кроме того, он отличается широким динамическим диапазоном (±1 В), за счёт которого на шинах с более высоким напряжением можно обнаруживать скачки напряжения, а также участки резкого роста потребление тока нагрузкой или при переходных процессах. Используя пробник с правильно выбранным осциллографом, разработчики могут не задумываться о том, откуда появляется шум — от испытательного оборудования или компонентов в системе, которые раньше невозможно было увидеть.
Выше изображены осциллограммы пульсаций на шине 3,3 В, полученные при помощи пробника шин питания. Установив порог полосы пропускания на 20 МГц и используя для измерений осциллограф Серии 6, можно увидеть самый чёткий и точный сигнал, поступающий от пробника шин питания.
На рисунке изображены осциллограммы пульсаций на шине 3,3 В, полученные при помощи пассивного пробника. Обычно так выглядят сигналы при стандартных измерениях с использованием пассивного пробника.
Решение проблем с подключением
Основной задачей разработчиков систем питания является повышение КПД устройств при уменьшении их размеров и повышении плотности монтажа. Эта задача особенно актуальна для инженеров, разрабатывающих устройства для рынков автомобильной, промышленной и потребительской электроники. Для стандартной валидации таких устройств требуется подключение пробников как минимум к 1 или нескольким шинам параллельно к цепям других сигналов. Новые сложности при подключении пробников возникают из-за высокой плотности монтажа, углублённых контактов и уменьшения размеров компонентов.
Для пробников шин питания предусмотрены варианты модульного и гибкого подключения, пригодные для большинства схем тестирования. Теперь в случае пайки наконечника пробника к компоненту КМП, подключённому к шине питания, соединение с пробником осуществляется через разъёмы MMCX с защёлкой, что значительно упрощает настройку тестирования.
