引言

                                                                          

在过去数十年间，电子行业飞速发展，产品功能不断强大，特性日益丰富，为我们的生活带来 了现代化的便利与享受。然而，随着越来越多的产品依赖微控制器来提供优异性能和多样特 性，设计人员面临着一个重要挑战：确保产品中的器件和电路获得高质量的电力供应。为了解 决这一问题，设计人员需专注于设计配电网络(PDN)，并利用实时示波器等工具来测量和分析 直流电源。本文将介绍直流电源测量的实用技巧，并探讨如何选择和评估适用于直流电源测量 的工具。通过这些方法，设计人员可以更好地优化产品的性能和稳定性，实现电子产品的最佳 表现。

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电源完整性测试

                                                                          

电源完整性(PI)是电子行业中的一个常用术语，它指的是对系统中的电源如何有效地为负载供 应和转换电力进行分析。是一种用于评估电子设备或系统中电源供应的稳定性、质量和可靠性 的测试方法。在电子设备中，电源完整性测试旨在确保设备在各种工作条件下都能正常运行， 不受电源干扰、波动或其他问题的影响。

电源完整性分析通常包括从直流到数千兆赫的测量。常见的电源完整性测量有：

表 2.1 常见电源性能测量项目

测试项目	定义	测试关键需求
纹波与噪声	纹波：信号中的周期性抖动 噪声：随机耦合到信号中的高频成分	高精度高带宽示波器、电 源轨探头
FRA 频率响应分析 （伯德图）	一种用于评估系统或设备对不同频率信号 的响应特性的分析方法	示波器、信号源、隔离变 压器、分析软件
电源质量分析	交流输入线的质量，包括电源输入端的参 考频率、电压有效值、电流有效值、有功 功率、视在功率、无功功率、功率因数、 相角、阻抗、电压波峰因数和电流波峰因 数等电量参数	示波器、电压探头、电流 探头、分析软件

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测试挑战

                                                                          

1. 频率响应测试

伯德图测试需要在一定频率范围内每个频率点的数据，记录数据要花费较长的时间。

除示波器外还需要搭配一台信号源来给电源提供一个干扰信号，传统方式需要同时操作 两台仪器，不仅需要较长的操作时间还需要工程师拥有一定使用经验。

2. 电源质量分析

电源质量分析需要对 11 项指标采集多组数据，传统的方式需要不断的改变电路和接线方 式，操作难度比较高且时间成本很大。

3. 电源纹波分析

纹波通常会在一个较高的直流上，我们在操作时需要调制耦合方式，垂直档位，带宽限制 等等设置，需要工程师拥有足够的测试经验和时间成本。

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解决方案

1. 频率响应测试

主要构成包括 RIGOL MSO5000 系列多功能示波器、标配探头、伯德图分析软件（开通 25MHz 信号源选件）、隔离变压器。

该方案的主要优点在于采用 MSO5000 系列示波器进行伯德图测试，覆盖 10Hz 至
25MHz 范围，且自带信号发生器，相较于国内友商需连接外部信号源进行测试，节省时间 和仪器成本；同时，可以在扫频期间查看输入和输出的时域波形，提供了待测电路工作状
态的视觉反馈，监视波形形状，实时了解由于过驱动有源电路可能出现的非线性行为，这
是独立的单箱频率响应分析仪所无法实现的。

2. 电源质量分析

主要构成包括 MSO5000 示波器、内部开通的电源质量分析软件、电压探头、电流探头。

该方案的优点在于在传统的电源性能测试中，需依次测量各个相关指标，调整仪器和电路  会耗费大量时间，导致工作效率低下。而 MSO5000 示波器配备内置电源质量分析软件， 涵盖多项电源质量指标，能够节省逐个调整和观察的时间。此外，如上图所示，该软件还  能实时监测屏幕波形，直接导出相关指标数据。

3. 纹波测试

主要构成包括 MSO5000 示波器，电源质量分析软件，标配探头以及接地弹簧。接地弹簧 能够减少地线较长可能带来的寄生问题，在测试纹波时是必不可少的。

该方案的主要优点在于相比传统测试方法或其他竞争对手的示波器，MSO5000 示波器配 备了纹波分析软件，可以通过软件一键进行测试，从而提高了工作效率。纹波会根据每次  触发进行计数，统计得出当前值，平均值，最大值，最小值，标准差，计数这些结果，帮  助我们综合分析数据。

总结