電源噪聲是疊加在芯片直流電壓上的噪聲，為此需要將示波器的偏置電壓設到與直流電壓相等的水平，再測量電源的噪聲。例如某芯片的供電電壓是3.3V，首先將示波器的偏置電壓調到3.3V，然后再測試3.3V直流電源上的噪聲波動，但是示波器在該偏置電壓的垂直擋位會受限，一般只能到20mV/div，用來測試mV級別的電源噪聲，會帶來很大的誤差。

為了解決類似問題，有的工程師使用隔直電容去除直流，但會導致直流電源壓縮和丟失低頻漂移信息。如果電容值選取不當，還會影響高頻能量。

圖5：示波器的偏置補償能力受限

圖6：隔直電容影響低頻信息

探頭的探接方式

電路形態各異，需要有更靈活的方法來進行信號的探接。探接的穩定性和寄生參數對被測電源電路的影響不可忽視，所以需要盡量貼近芯片的管腳，并使用短地線。

圖7：貼近芯片管腳，使用短地線

示波器的FFT能力

由于電源分布網絡PDN會受到干擾噪聲的來源，因此需要示波器具有強大的FFT分析能力，以便分析的干擾噪聲的頻率，進而排查噪聲的源頭。

圖8：FFT分析電源噪聲的頻譜

R&S的芯片電源測試方案

為了準確地測量芯片的電源噪聲，羅德與施瓦茨公司（R&S公司）提供了示波器主機和Power Rail電源軌探頭。

測試儀器

R&S公司推出的RTO/RTE系列示波器，具有百uV級別底噪，在標稱帶寬內具有1mV/div的垂直擋位（硬件實現，非放大），并具有強大的具備硬件數字下變頻器（DDC）實現的準實時頻譜分析功能，可以幫助工程師準確地測量電源噪聲，并排查干擾噪聲的來源。

圖9：RTO示波器（左）和RTE示波器（右）

Power Rail電源軌探頭RT-ZPR20（2GHz） / RT-ZPR40（3.5GHz）具有優異的性能，專門位為電源測試量身打造。

在2GHz/3.5GHz帶寬內具備標準化的衰減比，保證能夠測試到GHz帶寬mV級別的電源噪聲；

探頭內置+/-60V的偏置能力，提升測試系統的偏置補償能力；

探頭具有50 kΩ 的高直流輸入阻抗，可最大程度地降低對待測電源的干擾；

探頭內部集成式 16 位數字電壓計功能可同步讀取每路電源的直流電壓數值，并可一鍵精準設置示波器的偏置電壓；

專用的同軸探測線纜可焊接到電源濾波電容的兩端，標配的點測附件則便于PCB上不同位置的輕松探測。

圖10：RT-ZPR20/40關鍵參數

圖11：RTO-ZPR20/40的各種連接方式與帶寬