什么是電源完整性

電源完整性（Power Integrity，簡稱PI），分析從DC/DC轉換器的輸出到芯片，板卡和系統的直流電源支路的信號質量，確保在系統工作時電源噪聲能夠得到有效控制，并充分抑制芯片工作時引起的電壓波動、輻射和串擾，為整個電路系統提供一個穩定可靠的電源分布網絡（Power Distribution Network，簡稱PDN）。電源完整性直接決定了產品的性能，如整機可靠性、高速數據傳輸的誤碼率、RF信號系統的相位噪聲以及EMI/EMC等重要指標。

當前，用戶對供電電源測試的要求顯著提升。特別是在嵌入式設計領域，設計人員通過集成越來越多的功能模塊到極小的空間，進而降低系統功耗。電源完整性測試在此類應用中便可不可或缺。

電源分布網絡需求的不斷提升，導致電源軌電壓(rail voltage)和容差越來越小，因此，很多工程師對電源完整性進行精確測量也變的越來越困難。過去，任意示波器都能夠測量5V電源軌上10%容差的漣波(ripple)，因為500mV要求原高于示波器的噪聲位準(noise level)；但現在，無論使用何種示波器都難以測量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無源探頭測量1.5 V電源紋波

1、不符合電源完整性要求，因為噪聲會掩蓋信號細節。

使用38 MHz，1:1無源探頭測量1.5 V電源紋波

2、不符合電源完整性要求，因為帶寬限制會削弱發現高頻瞬態信號的能力。

使用R&S RT-ZPR20 2 GHz，1:1有源電源完整性

探頭測量1.5 V電源紋波

3、符合電源完整性要求，因為捕獲的波形包括了電源路徑上的高頻瞬態信號。

Q&A R&S示波器10周年專題系列

學無止境：您好，想請教一個問題，當電源電壓降低且容差范圍低至1%至 2%，讓我難以準確測量儀器及探頭噪聲。如果要查看快速邊沿對應的諧波成分以及在電源路徑上耦合的更高頻率成分時，需要怎么辦？

R師傅：對低電壓直流電源上的紋波、噪聲及瞬態進行測試是大多數示波器面臨的挑戰。您的這個測試需求需要示波器具備更高的測量帶寬。

學無止境：難道我還要再換一臺更高測試帶寬的示波器嗎？！

那個小編：您不需再額外添置示波器，RT-ZPR20電源完整性探頭就是專為測量直流電源上疊加的較小交流電成分而設計的，在這方面可以節約您的采購成本。

最佳解決方案

選擇噪聲最低的信號路徑阻抗

用于測量電源完整性的示波器通常具有兩種信號路徑阻抗，其中50Ω阻抗通常噪聲更小，且支持示波器全帶寬，會比1MΩ路徑上的噪聲要小1/2-1/3，因此50Ω路徑是測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。對于沒有任何探棒的纜線測量設備來說，50Ω路徑具有50Ω的直流輸入阻抗，會產生一些負載效應，從而會減小電源軌直流幅度值。使用專用電源完整性探頭，可以最大限度地減低該問題的影響。

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。

R&S®RT-ZPR20標配寬帶焊接式線纜以及350 MHz的點測式 套件，便于在印刷電路板 (PCB) 上的不同位置輕松測量或使 用R&S®ProbeMeter驗證直流電源。

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) 是提供高級分析功能的經濟型深存儲測試方案。R&S®RTO (頻率范圍介于600 MHz至6 GHz) 是提供更多頂級性能的測試方案。兩種示波器都具備高達1000000 waveforms/s的快速波形捕獲率，能夠更好、更快地進行電源特性測量。

參數解析

該探頭的衰減比為1:1，只會使示波器噪聲增加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；

借助業內一流的內置偏置范圍 (±60 V)，您可以利用示波器的最佳垂直靈敏度實現更低的噪聲，以及更充分利用示波器的ADC位數，進而實現更準確的測量。此外，使用偏置測量不同于交流耦合或隔直器件，能夠直觀顯示直流成 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，便于捕獲高頻瞬態以及耦合信號 (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測量電源信號的干擾；

集成式16位R&S®ProbeMeter電壓計可同步讀取每路電源的直流電數值，直流電測量精度典型值為0.05%。