PCB 電源噪聲精準(zhǔn)檢測(cè)方法
一、了解電源噪聲
電源噪聲是指 PCB 中電源線上的不正常電壓波動(dòng)和干擾信號(hào)。它會(huì)影響芯片等電子元件的正常工作,導(dǎo)致電路性能下降甚至故障。
二、使用示波器檢測(cè)
連接示波器
將示波器探頭的地線夾到 PCB 的地,探頭接觸電源線測(cè)試點(diǎn)。注意要保證接觸良好,避免虛接影響測(cè)量結(jié)果。
設(shè)置示波器參數(shù)
根據(jù)電源的正常電壓值設(shè)置示波器的垂直檔位(電壓檔位),讓屏幕能夠清晰顯示電源電壓波動(dòng)情況。同時(shí)設(shè)置合適的水平檔位(時(shí)間檔位),以便觀察噪聲隨時(shí)間變化的波形。
觀察波形
正常情況下,電源電壓波形應(yīng)該比較平穩(wěn)。如果有明顯的上下起伏、尖峰等現(xiàn)象,就說(shuō)明存在電源噪聲。例如,看到波形上有規(guī)律的尖峰脈沖,可能是由于某個(gè)高速開(kāi)關(guān)電路引起的電源干擾。
三、利用頻譜分析儀檢測(cè)
連接設(shè)備
把頻譜分析儀的輸入端與 PCB 電源線測(cè)試點(diǎn)相連,同樣要確保良好的接地連接。
設(shè)置頻譜分析儀參數(shù)
根據(jù) PCB 工作頻率范圍和電源噪聲可能的頻率特性,設(shè)置頻譜分析儀的頻率范圍、分辨率帶寬等參數(shù)。一般重點(diǎn)關(guān)注電源頻率及其諧波附近的頻譜成分。
分析頻譜圖
在頻譜圖上,橫軸表示頻率,縱軸表示信號(hào)強(qiáng)度。正常的電源頻譜應(yīng)該集中在電源頻率處。如果在其他頻率上有較強(qiáng)的信號(hào)峰值,那很可能是電源噪聲。比如,在某個(gè)特定的高頻處出現(xiàn)較強(qiáng)的信號(hào)峰,可能是由于 PCB 上的某個(gè)高頻元件或布線不合理引入的噪聲。
四、借助電源完整性分析儀檢測(cè)
建立模型與連接
在電源完整性分析儀軟件中建立 PCB 的電源網(wǎng)絡(luò)模型,包括電源、地、去耦電容、芯片等元件的參數(shù)設(shè)置。然后將分析儀與實(shí)際 PCB 連接,確保各測(cè)試點(diǎn)正確對(duì)應(yīng)。
運(yùn)行分析
啟動(dòng)電源完整性分析功能,分析儀會(huì)根據(jù)模型和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù),模擬并分析電源網(wǎng)絡(luò)中的噪聲情況。它能顯示出電源網(wǎng)絡(luò)在不同頻率下的阻抗特性、噪聲分布等詳細(xì)信息。
查看分析報(bào)告
分析報(bào)告會(huì)指出電源噪聲的主要來(lái)源、分布位置以及嚴(yán)重程度。比如,報(bào)告可能顯示某個(gè)區(qū)域的電源阻抗過(guò)高,導(dǎo)致該處電源噪聲較大,幫助我們快速定位問(wèn)題所在。
五、檢查電源去耦電容
外觀檢查
查看去耦電容有無(wú)損壞、鼓包、漏液等情況。損壞的電容不能正常濾波,會(huì)導(dǎo)致電源噪聲增加。
測(cè)量電容值
用萬(wàn)用表的電容檔測(cè)量去耦電容的容量是否正常。如果電容值明顯低于標(biāo)稱(chēng)值或已經(jīng)失效,會(huì)影響其濾波效果,引起電源噪聲。比如,一個(gè)標(biāo)注為 0.1μF 的去耦電容,實(shí)際測(cè)量只有 0.05μF 左右,就可能不能滿(mǎn)足濾波需求。
六、排查電源分布網(wǎng)絡(luò)
檢查布線
查看 PCB 上電源線和地線的布線是否合理。過(guò)細(xì)、過(guò)長(zhǎng)的電源線會(huì)增加線路阻抗,導(dǎo)致電源壓降和噪聲。同時(shí),電源線和地線之間存在大的環(huán)路也會(huì)引入感應(yīng)噪聲。例如,電源線走線迂回曲折,沒(méi)有遵循就近供電原則,就容易出現(xiàn)問(wèn)題。
測(cè)試線路阻抗
使用網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備測(cè)試電源分布網(wǎng)絡(luò)的阻抗。在電源頻率范圍內(nèi),阻抗應(yīng)該盡可能低。如果某些頻段阻抗較高,就會(huì)容易產(chǎn)生電源噪聲。比如,在某個(gè)高頻段電源阻抗突然升高,可能是由于布線的寄生電感等因素引起的。
技術(shù)資料