示波器相关问题“一周一问”之十,十一

问题10:
测试电源纹波和噪声的时候，选择20MHZ的带宽是为了测试电源自身是否满足要求，对于电源这种低频信号而言，20MHZ带宽已经足够了。有一疑问：为什么不在示波器上选择全带宽?选择全带宽是怕受到高频信号的干扰，而无法测试出电源本身的问题?但是电源对于电路板而言很重要，如果高频信号也对此有大的干扰，那么电路板就不能正常工作，是不是也应当测试高频信号对电源的干扰？
问题11:
我个人认为，为了准确的测量电源纹波信号，就需要把直流以上的噪声完全测试出来，所以不进行带宽限制是最好的，不知道我这个观点是否正确？我的问题的出发点就是想尽量准确的把IC端电源噪声测量出来。如果来一个20M的 带宽限制，其测试到的结果明显偏小，就反应不了真实的情况。此时，很有可能随着IC的门电路的翻转，电源上有20M以上，且幅度比较大的噪声存在，这个噪声有可能使IC的输出特性变差。如果我测不到这个噪声，我就可能无法找出合适的电容来把这个噪声滤掉，从而不能解决电源噪声引起的问题。不知我的这个理解是否正确？
回答1：
选择20M的目的只是要将纹波测试出来，这个是电源的指标。但是对于单板来讲，测试电压的纹波还是需要使用全带宽去测试，验证单板电源的稳定性。
回答2：
因为电源的纹波和噪声主要来自开关管，而电源的开关管工作在40多KHz,所以选择20MHz的带宽来测试。
回答3：
扰在电路板中主要指的是EMI问题，从能量的角度考虑，电源的能量是最强的，它可以产生很强的磁场，对其它信号的干扰最大，而高频信号的电压一般在700mv左右，且信号能产生的磁场很弱，相对于电源而言，对电源的影响很小，可以不计。
回答4：
对于电源纹波和噪声，个人认为电源纹波应该使用20MHz的带宽来测试，而测试噪声的时候，要使用全带宽的来测试。原因是：对于纹波来讲，是电源输出的时候，电源自身的开关频率引起的，而在测试的时候使用20MHz的带宽，就是为了把高频的噪声去掉，为了抓到真实的纹波。而对噪声来讲，要分选取的测试点，一般测试芯片的电源输入的是放在芯片的接收端，在接受端测试实际的电源噪声，一般是有一定的范围要求的，如果超过这个要求，也是需要处理的。而在问题中担心高频噪声在电源自身有影响，这个基本不用担心，在电源的输出端一般都是有小的滤波电容进行滤除高频的噪声，如果测试电源输出端有很大的噪声，建议需要处理一下，用小电容将这部分滤掉。
回答5：
要把纹波和噪声分开来看，纹波是由电容的充放电，PWM调解产生（当然，这里也有一部分低频噪声），一次电源的波纹还和50HZ的工频有关。就像问题中所说的那样，电源的频率很低，20MHZ保证测出来的是电源本身的问题，而不是高频干扰。而在噪声的测试中，是要求把示波器打到全带宽的，这样来捕获全带宽下开关电源的噪声。而在定义噪声的指标时，一般要考虑噪声和直流压降一起对后端用电芯片的影响，也就是说，噪声要占用直流压降的工作范围。因此，的确要测试高频信号对后端用电芯片的影响，而这一影响，就用噪声来体现。以上是我对纹波噪声的理解，里面会有一错误和遗漏的地方，请指出，谢谢！
回答6：
对于电源噪声，我认为在单独的对电源电路进行测试时，需要进行20MHz限制，这样可以发现电源本身有没有问题，整版的测试需要在电源OK的基础上进行。一般情况下，我们会在IC的power脚都会加0.1uF进行退耦处理，这个处理其实就是对耦合到电源上的高频杂波的滤除。当然，如果可以在全带宽的情况通过spec要求，这个就更好了。其实谈到0.1uF的退耦，我有个疑惑，为什么目前电路速度越来越快，但是0.1uF雷打不动？0.1uF究竟对哪个频段工作最有效？在整版都跑1G/2.5G甚至10G的情况下，有没有必要将这颗电容值减小？期待得到你的帮助，谢谢！
回答7：
纹波和噪声的测试首选使用同轴电缆纹波需要选择20M带宽，噪声的测试需要使用全频带，因为有时信号需要以电源平面作为参考面走线，必要时使用频谱分析仪分析高频噪声的频段。
回答8：
示波器在模拟前端和数字化过程中会存在垂直噪声，示波器是测量仪器，示波器带宽越宽，垂直噪声就越大，而严重的垂直噪声会影响如下几点:
1.引入幅度测量误差；
2.引入sin(x)/x波形重建不确定度；
3.引入作为输入信号沿压摆率函数的定时误差（抖动）；
4.造成可观测到的不良胖波形；
详细细节参见：
http://www.eefocus.com/html/06-09/061002196813.shtml
因此，不将示波器设置成全带宽，恰恰是避免，示波器的本底噪声加入到电源中。
我觉得，高频信号不会对电源产生干扰，电源或者更多的是地，会是高频信号串扰的一个载体。