电源是芯片的能量来源,也是逻辑状态的参考基准。如果电源的纹波和噪声过大,会在高速变革的逻辑旗子暗记上产生大量抖动,进而产生误码(注:误码即缺点的码元,将逻辑1当成逻辑0,或者将0当成1),影响芯片的性能,乃至导致芯片无法正常事情。高速旗子暗记验证中非常主要的随机抖动和低频的周期性抖动,便是由于电源的噪声和纹波所引入的。
图1:电源纹波和噪声

图2:纹波的频域剖析

图3:纹波对旗子暗记完全性的影响仿真剖析工具
电源的纹波和噪声丈量,一贯都是电源工程师们最关注的问题之一。算力芯片更低的事情电压,导致电源留给纹波和噪声的裕度变得更小了,部分算力芯片及其外围交流机芯片的电源纹波和噪声的峰峰值哀求低至3mV,给设计和测试都带来了难题。
设计上,算力芯片普遍采取POL的降压办法,将DC-DC变压器尽可 能靠近负载端,可以有效避免传输链路上引入的外部滋扰。
测试上,利用更高精度、更低底噪的示波器,和专用的电源纹波探头,降落丈量系统引入的噪声,才能更准确地丈量电源纹波和噪声。
偏差够小精确度才能更高
办理方案构成
泰克MSO6B示波器拥有12-bitsADC和泰克专利的Tek061前端芯片,使示波器的底噪达到了惊人的8.68uV(有效值)。同时利用专有的频域测试功能,让纹波身分无所遁形,合营专用的TPR电源轨探头,丈量系统底噪低至300uV峰峰值,为精确丈量低电压、高精度的电源噪声供应了可能。MSO64B的底噪和市场上其它同类示波器比较,上风非常明显。
图4:利用MSO6B和TPR探头测试电源纹波
图5:MSO6B示波器和竞品的底噪比拟
泰克的电源轨探头TPR系列,20MHZ带宽下的底噪的峰峰值(把稳是峰峰值)低至300uV。而且TPR探头还支持高达60V的偏置电压,多种多样的探头附件,不仅测得准,用起来还很方便。
图6:TPR探头指标
实测案例分享
数据中央里的交流机,是算力单元协同互助、构建算力网络的桥梁。我们用来实测的这个交流机,核心芯片电源约为1V,规范哀求其噪声峰峰值在3mV以内。
图7:利用MSO6B和TPR探头实测数据中央交流机芯片的电源纹波和噪声
我们分别利用三种探头丈量这个交流器的电源纹波和噪声。利用普通无源探头和地线环,丈量电源噪声的结果,最大峰峰值为7.97mV。利用有源差分探头,丈量待测物的电源噪声,最大峰峰值为4.92mV。利用TPR电源轨探头,电源纹波的峰峰值居然只有惊人的为714uV),远小于规范哀求的3mV。这个产品的电源设计实在非常精良,但如果用常规的无源探头或有源差分探头,根本测不出它真实的噪声水平。
图8:分别利用无源探头,有源差分和TPR电源轨探头,比拟实测结果
总结
在电源纹波和噪声哀求越来越高的本日,示波器和探头所引入的系统底噪不容忽略。丈量结果不达标可能是由于示波器和探头的精度不足,而不是待测物设计地不足好。利用泰克高精度示波器MSO6B和专用的电源纹波探头TPR系列,仪器底噪低至300uV,为精确丈量低电压、高精度的电源噪声供应了可能。










