ZHCAF12A February   2025  – July 2025 TPS7A21

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 示波器基础知识
  5. 2寄生效应的影响
  6. 3常见的示波器问题
    1. 3.1 选择示波器探头
    2. 3.2 充分采样
    3. 3.3 可视化
    4. 3.4 使用电流探头测量电流
    5. 3.5 带宽限制和均值计算
  7. 4寄生效应对常见测量的影响
    1. 4.1 负载瞬态
    2. 4.2 电源抑制比
    3. 4.3 输出噪声电压
  8. 5总结
  9. 6参考资料
  10. 7修订历史记录

选择示波器探头

在进行测量之前,请为要进行的测量选择正确类型的示波器探头。示波器和探头的真实带宽必须至少等同于待测信号的带宽,以免测量结果出现失真。由于大多数示波器和探头并未指定采用真实带宽,而是指定为 -3dB 带宽,因此使用带宽至少是待测信号带宽 10 倍的示波器和探头,方可确保信号不失真。例如,在 10ns 内线性上升的信号具有 0.35/10ns = 35MHz(Bogatin 公式)的带宽,因此将示波器设置为 350MHz 或更高数值,并使用带宽为 350MHz 或更高的探头就足够了。

选择示波器探头时,需注意探头也容易受到寄生效应的影响。在瞬态测试中,较长的探头布线可能会导致压降显著增大。电容式 10X 探头可能会在 LDO 输出信号中引入额外的噪声。此外,在使用 10X 探头的情况下引入长接地环路,可能会在测量中增加不必要的噪声。10X 探头还可以有效提高信噪比,因为探头将信号衰减到十分之一,然后示波器以数字方式将信号增益 10 倍。因此在测量小信号时,有时亦可使用 1X 探头。使用 1X 探头时,需注意输入示波器通道的电压没有衰减,因此必须小心避免超过示波器通道的额定电压。

本节中,在进行负载瞬态测量时评估了两个示波器探头,分别为 SMA 探头和带有接地夹的探头。

图 3-1 显示了使用带有标准鳄鱼接地夹的探头进行的负载瞬态测量。图 3-2 显示了标准鳄鱼接地夹的设置,其中并无可连接探针尖端和接地夹的便捷测试点。可用的香蕉连接器用于将导线延伸连接到探头。图 3-1 显示了在使用标准鳄鱼夹时会出现较大的测量噪声,并且用户可以得出结论:器件噪声比数据表规定数据高得多。

 采用鳄鱼接地夹连接的 TLV773 负载瞬态图 3-1 采用鳄鱼接地夹连接的 TLV773 负载瞬态
 TLV773 上采用鳄鱼接地夹设置的探头图 3-2 TLV773 上采用鳄鱼接地夹设置的探头

图 3-3 显示了示波器探头使用接地弹簧附件时的负载瞬态。图 3-4 显示了如何使用每个示波器探头附带的接地弹簧连接器。如果电路板上无 SMA 连接器,则在使用标准示波器探头时,采用此接地弹簧连接器是获得最短接地返回路径的理想选择,并且可以更大限度地减少耦合到测量中的噪声。图 3-3 显示了使用接地弹簧连接器实现的低噪声测量。

 采用接地弹簧连接的 TLV773 负载瞬态图 3-3 采用接地弹簧连接的 TLV773 负载瞬态
 TLV773 上采用接地弹簧设置的探头图 3-4 TLV773 上采用接地弹簧设置的探头

图 3-5 显示了使用 SMA 连接器时的负载瞬态,图 3-6 则显示了使用 SMA 连接器的设置。图 3-5 显示了噪声最小的测量结果。SMA 连接器采用屏蔽设计,可降低耦合到电缆上的噪声,并可显著缩小接地返回环路。最终实现了噪声极低的测量。只要可能,TI 均建议使用 SMA 连接器以实现超低噪声测量功能。TI 的许多先进 LDO EVM 都采用 SMA 连接器来测量关键节点,例如器件引脚附近的输入和输出电压。

 使用 SMA 连接的 TLV773 负载瞬态图 3-5 使用 SMA 连接的 TLV773 负载瞬态
 TLV773 上的 SMA 设置图 3-6 TLV773 上的 SMA 设置