向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

【应用篇】Spectrum View在电源网络调试及PLL故障诊断场景的应用

时间:2019-08-27 作者:泰克科技 阅读:
前三篇文章主要介绍了Spectrum View的功能特点、相关理论知识,及其在多域联合分析上的应用,本文将通过常见的电源网络调试及PLL故障诊断等测试场景进一步描述Spectrum View的应用。

前三篇文章主要介绍了Spectrum View的功能特点、相关理论知识,及其在多域联合分析上的应用,本文将通过常见的电源网络调试及PLL故障诊断等测试场景进一步描述Spectrum View的应用。

spectrumview-1.png

图1. MSO64采用全新TEK049平台和超低噪声前端TEK061

Spectrum View在电源调试中的应用

作为电子系统的动力源泉,电源网络质量的优劣将直接影响系统能否正常工作,因此电源测试及调试是保证系统正常工作极其重要的一环。系统中常用的电源种类较多,包括SMPS (AC-DC, DC-DC)及LDO,对于这些电源,一般除了关注电压幅度之外,现在也越来越多地开始关注电源纹波信号,尤其是对于RF IC及HSS IC的供电。因为电源网络中的高频噪声可能会串入这些敏感电路,从而造成干扰。

即使电源纹波比较微弱,对敏感电路带来的影响也不可忽略。在电源纹波测试方面存在两个问题:(1) 能否测到微弱的电源纹波?(2) 如何快捷地确定电源噪声频率?这两点都是在纹波测试时面临的挑战,使用泰克最新平台示波器MSO64并借助于极低噪声、高带宽电源轨探头,这些问题便迎刃而解。

新平台示波器MSO64采用全新TEK049平台,不仅实现了4通道同时打开时25GS/s的高采样率,而且实现了12-bit高垂直分辨率。同时,由于采用了新型低噪声前端放大ASIC TEK061,大大降低了噪声水平,在1mv/div时,实测的本底噪声RSM值只有58uV,远远低于市场同类示波器。这些特性都是MSO64频谱模式——Spectrum View获得高动态、低噪底的强有力保证。

MSO64借助于TPR1000/4000电源轨探头,系统噪声可以低至300uVpp,极大地提高了微弱信号测试能力,这是普通探头所远远不及的。TPR系列探头的带宽高达4GHz,并可提供±60V的offset电压范围,非常适合测试常规电源的高频噪声。此外,TPR探头还提供了丰富的探测前端,支持灵活的探测连接方式,包括点测、焊接测试、卡接、插接等方式。

电源纹波测试时,可能多数情况下测得的纹波并不是正弦波,如图3所示,纹波的时域波形比较“乱”,局部放大波形后虽然也能观察到周期性,但是并不知道纹波的频率成分。当打开Spectrum View后,可以非常清晰地看到电源上噪声的频谱,如图5所示。电源噪声频谱中主要包括两组频率成分:8kHz及其谐波分量和间距为200Hz的线状谱。线状谱主要是由图3所示的周期为5ms的脉冲所致,而8kHz及其谐波是由于电路板上的时钟信号串扰所致,这为电路板的故障诊断提供了调试依据。

spectrumview-2.png

图2. 泰克可提供高性能电源轨探头

spectrumview-3.png

图3. 微弱电源纹波测试波形

spectrumview-4.png

图4. 微弱电源纹波测试波形(局部放大)

spectrumview-5.png

图5. 电源噪声波形及频谱分析

Spectrum View在PLL调试中的应用

凭借优异的相噪性能和频率稳定度,基于PLL的频率综合器已广泛应用于射频/uW及HSS电路。在PLL开发调试过程中,为了提高诊断和测试效率,需要多通道测试设备同时观测多路信号,包括射频输出、VCO直流电压、VCO调谐电压等,以便于联动分析。因为VCO供电及调谐电压是否稳定及纯净将直接影响PLL的性能,甚至导致PLL失锁。

图6是一个频率工作在约2.4GHz处的PLL实际输出的信号频谱,此时PLL处于稳定的状态。但是,当降低RBW后发现,信号中存在很多杂散,如图7所示。图中同时打开了三个通道的spectrum view,Ch.1观测射频信号频谱,Ch.2/3分别观测调谐和直流电压波形的频谱。

三个通道频谱的中心频率可以设置不同,Ch1.设置为2.42GHz,Ch.2/3设置为20MHz,span均设置为50MHz。从图7中可以看出,调谐和直流电压的时域波形并不稳定,而是包含了很多杂散频率成分。对比三个通道的频谱发现,射频频谱上的杂散基本都是由调谐和直流电压波形上的杂散直接调制而来的。因此,为了提高射频信号频谱纯度,需要对供电和调谐电压作滤波处理。

spectrumview-6.png

图6. PLL稳定工作时的频谱

spectrumview-7.png

图7. 使用Spectrum View分别观测PLL射频及供电/调谐电压的频谱

Spectrum View的时频域联动分析功能,还便于PLL失锁分析,图8捕获了PLL的失锁状态,通过分析此时的电压波形可知,调谐电压出现问题导致PLL失锁,与此同时,也导致直流电压波形瞬间异常。除了可以排查失锁故障,Spectrum View的这种特性也可以用于测试PLL的稳定响应时间。

spectrumview-8.png

图8. 多通道测试协助PLL失锁故障分析

结论

本文着重介绍了泰克示波器全新频谱分析功能Spectrum View在电源调试和PLL故障排查诊断中的应用。实测表明,Spectrum View的多通道时频域联动分析,非常便于干扰信号定位以及电路故障排查,为开发工程师调试产品提供了重要依据。

推荐观看视频演示,了解如何利用示波器Spectrum View功能演示多通道信号频谱分析

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
您可能感兴趣的文章
  • 动力电池设计难在哪? 在电动汽车中,动力电池组中密布各种传感器,以监测电池发热状况与老化效应,以及动态热负荷与自愈效应。
  • 实测苹果18W的PD快充:iPhone 11 Pro的原装充电器有必要 相信不少消费者正在持币观望全新的iPhone 11系列手机,对于喜欢小尺寸手机的用户而言,iPhone 11 Pro是一个非常不错的选择,它拥有三台机器中最小的机身尺寸,握持手感舒适,硬件与功能上全都与11 Pro Max看齐,相比iPhone 11这样在多处阉割的机型更像是个小钢炮。不过11 Pro配备的电池也是三款机型中最小的,续航相对会差一些,好在其随机就附送了18W的PD快充套装。那么它的充电详情是怎样的呢?今天就来为大家做iPhone 11 Pro的充电全程评测。
  • 车主指控特斯拉,电池组缺陷导致自燃 日前,美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)发布公告,称在9月17日收到了一份车主代表的缺陷申请,申请中指出,特斯拉Model S和Model X的电池组存在缺陷,这些缺陷可能会导致车辆发生“非撞车性火灾”。目前,NHTSA已就此缺陷展开调查。
  • PD 充电或成Android手机快充标准 一份于 9 月份发布、疑似为最新的 GMS 认证文档显示,Google 官方对其中部分条例进行了更新,明确了 OEM 厂商需要遵循的新标准,比如 USB-PD 充电和数字健康等特性。
  • Power Integrations交付第一百万颗基于氮化镓的InnoSw 在安克创新深圳总部的活动现场,Power Integrations公司CEO Balu Balakrishnan亲手将第一百万颗氮化镓IC交到了安克CEO阳萌手中。安克是业界知名的充电器和适配器生产厂商,致力于为全球零售商提供紧凑、强大的USB PD适配器,以及适用于笔记本电脑、智能移动设备、机顶盒、显示器、家电、网络设备和游戏产品的各种充电器和适配器。
  • 高效电源管理架构加速量子计算机商用化 迄今为止还没有成熟的量子计算机出现,文章讨论了超级计算机的电源需求、百亿亿级(Exascale)计算机、以及量子计算机的电源需求。电源管理设计人员面临的挑战将很快从Exascale计算机转换到量子计算机,而后者的电源管理将更具独特的挑战性。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告