什么是電源完整性
電源完整性（Power Integrity，簡(jiǎn)稱(chēng)PI），分析從DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出到芯片，板卡和系統(tǒng)的直流電源支路的信號(hào)質(zhì)量，確保在系統(tǒng)工作時(shí)電源噪聲能夠得到有效控制，并充分抑制芯片工作時(shí)引起的電壓波動(dòng)、輻射和串?dāng)_，為整個(gè)電路系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源分布網(wǎng)絡(luò)（Power Distribution Network，簡(jiǎn)稱(chēng)PDN）。電源完整性直接決定了產(chǎn)品的性能，如整機(jī)可靠性、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率、RF信號(hào)系統(tǒng)的相位噪聲以及EMI/EMC等重要指標(biāo)。
當(dāng)前，用戶(hù)對(duì)供電電源測(cè)試的要求顯著提升。特別是在嵌入式設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員通過(guò)集成越來(lái)越多的功能模塊到極小的空間，進(jìn)而降低系統(tǒng)功耗。電源完整性測(cè)試在此類(lèi)應(yīng)用中便可不可或缺。
電源分布網(wǎng)絡(luò)需求的不斷提升，導(dǎo)致電源軌電壓(rail voltage)和容差越來(lái)越小，因此，很多工程師對(duì)電源完整性進(jìn)行精確測(cè)量也變的越來(lái)越困難。過(guò)去，任意示波器都能夠測(cè)量5V電源軌上10%容差的漣波(ripple)，因?yàn)?00mV要求原高于示波器的噪聲位準(zhǔn)(noise level)；但現(xiàn)在，無(wú)論使用何種示波器都難以測(cè)量1V電源軌上2%容差的漣波電壓。
以下三款探頭哪款最符合電源完整性要求？
使用500 MHz, 10:1無(wú)源探頭測(cè)量1.5 V電源紋波
1、不符合電源完整性要求，因?yàn)樵肼晻?huì)掩蓋信號(hào)細(xì)節(jié)。
使用38 MHz，1:1無(wú)源探頭測(cè)量1.5 V電源紋波
2、不符合電源完整性要求，因?yàn)閹捪拗茣?huì)削弱發(fā)現(xiàn)高頻瞬態(tài)信號(hào)的能力。
使用R&S RT-ZPR20 2 GHz，1:1有源電源完整性
探頭測(cè)量1.5 V電源紋波
3、符合電源完整性要求，因?yàn)椴东@的波形包括了電源路徑上的高頻瞬態(tài)信號(hào)。
Q&A R&S示波器10周年專(zhuān)題系列
學(xué)無(wú)止境：您好，想請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)電源電壓降低且容差范圍低至1%至 2%，讓我難以準(zhǔn)確測(cè)量?jī)x器及探頭噪聲。如果要查看快速邊沿對(duì)應(yīng)的諧波成分以及在電源路徑上耦合的更高頻率成分時(shí)，需要怎么辦？
R師傅：對(duì)低電壓直流電源上的紋波、噪聲及瞬態(tài)進(jìn)行測(cè)試是大多數(shù)示波器面臨的挑戰(zhàn)。您的這個(gè)測(cè)試需求需要示波器具備更高的測(cè)量帶寬。
學(xué)無(wú)止境：難道我還要再換一臺(tái)更高測(cè)試帶寬的示波器嗎？！
那個(gè)小編：您不需再額外添置示波器，RT-ZPR20電源完整性探頭就是專(zhuān)為測(cè)量直流電源上疊加的較小交流電成分而設(shè)計(jì)的，在這方面可以節(jié)約您的采購(gòu)成本。
最佳解決方案
選擇噪聲最低的信號(hào)路徑阻抗
用于測(cè)量電源完整性的示波器通常具有兩種信號(hào)路徑阻抗，其中50Ω阻抗通常噪聲更小，且支持示波器全帶寬，會(huì)比1MΩ路徑上的噪聲要小1/2-1/3，因此50Ω路徑是測(cè)量電源完整性的最佳選擇。
電源軌的輸出阻抗通常為mΩ等級(jí)。對(duì)于沒(méi)有任何探棒的纜線(xiàn)測(cè)量設(shè)備來(lái)說(shuō)，50Ω路徑具有50Ω的直流輸入阻抗，會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)載效應(yīng)，從而會(huì)減小電源軌直流幅度值。使用專(zhuān)用電源完整性探頭，可以最大限度地減低該問(wèn)題的影響。
有源低噪聲的R&S®RT-ZPR20電源完整性探頭可在全帶寬下使 用SMA直連或SMA至同軸電纜連接器焊接到旁路電容器，或 連接到其他電路板連接點(diǎn)。
R&S®RT-ZPR20標(biāo)配寬帶焊接式線(xiàn)纜以及350 MHz的點(diǎn)測(cè)式 套件，便于在印刷電路板 (PCB) 上的不同位置輕松測(cè)量或使 用R&S®ProbeMeter驗(yàn)證直流電源。
R&S®RT-ZPR20電源完整性探頭與R&S®RTO以及R&S®RTE 數(shù)字示波器兼容。R&S®RTE (頻率范圍介于200 MHz至 2 GHz) 是提供高級(jí)分析功能的經(jīng)濟(jì)型深存儲(chǔ)測(cè)試方案。R&S®RTO (頻率范圍介于600 MHz至6 GHz) 是提供更多頂級(jí)性能的測(cè)試方案。兩種示波器都具備高達(dá)1000000 waveforms/s的快速波形捕獲率，能夠更好、更快地進(jìn)行電源特性測(cè)量。
參數(shù)解析
該探頭的衰減比為1:1，只會(huì)使示波器噪聲增加10%；在 1 GHz 帶寬、垂直刻度為1 mV/div的情況下，R&S®RTO的 噪聲電壓大約僅為120 μV；
借助業(yè)內(nèi)一流的內(nèi)置偏置范圍 (±60 V)，您可以利用示波器的最佳垂直靈敏度實(shí)現(xiàn)更低的噪聲，以及更充分利用示波器的ADC位數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的測(cè)量。此外，使用偏置測(cè)量不同于交流耦合或隔直器件，能夠直觀(guān)顯示直流成 分以及慢速漂移；
這款探頭具備較緩慢的滾降特性，提供2 GHz的帶寬，便于捕獲高頻瞬態(tài)以及耦合信號(hào) (最高2.4 GHz)；
它具備多種探頭選件，50 kΩ直流輸入阻抗可最大程度的降低對(duì)測(cè)量電源信號(hào)的干擾；
集成式16位R&S®ProbeMeter電壓計(jì)可同步讀取每路電源的直流電數(shù)值，直流電測(cè)量精度典型值為0.05%。
