PCB 电源噪声精准检测方法
一、了解电源噪声
电源噪声是指 PCB 中电源线上的不正常电压波动和干扰信号。它会影响芯片等电子元件的正常工作,导致电路性能下降甚至故障。
二、使用示波器检测
连接示波器
将示波器探头的地线夹到 PCB 的地,探头接触电源线测试点。注意要保证接触良好,避免虚接影响测量结果。
设置示波器参数
根据电源的正常电压值设置示波器的垂直档位(电压档位),让屏幕能够清晰显示电源电压波动情况。同时设置合适的水平档位(时间档位),以便观察噪声随时间变化的波形。
观察波形
正常情况下,电源电压波形应该比较平稳。如果有明显的上下起伏、尖峰等现象,就说明存在电源噪声。例如,看到波形上有规律的尖峰脉冲,可能是由于某个高速开关电路引起的电源干扰。
三、利用频谱分析仪检测
连接设备
把频谱分析仪的输入端与 PCB 电源线测试点相连,同样要确保良好的接地连接。
设置频谱分析仪参数
根据 PCB 工作频率范围和电源噪声可能的频率特性,设置频谱分析仪的频率范围、分辨率带宽等参数。一般重点关注电源频率及其谐波附近的频谱成分。
分析频谱图
在频谱图上,横轴表示频率,纵轴表示信号强度。正常的电源频谱应该集中在电源频率处。如果在其他频率上有较强的信号峰值,那很可能是电源噪声。比如,在某个特定的高频处出现较强的信号峰,可能是由于 PCB 上的某个高频元件或布线不合理引入的噪声。
四、借助电源完整性分析仪检测
建立模型与连接
在电源完整性分析仪软件中建立 PCB 的电源网络模型,包括电源、地、去耦电容、芯片等元件的参数设置。然后将分析仪与实际 PCB 连接,确保各测试点正确对应。
运行分析
启动电源完整性分析功能,分析仪会根据模型和实际测量数据,模拟并分析电源网络中的噪声情况。它能显示出电源网络在不同频率下的阻抗特性、噪声分布等详细信息。
查看分析报告
分析报告会指出电源噪声的主要来源、分布位置以及严重程度。比如,报告可能显示某个区域的电源阻抗过高,导致该处电源噪声较大,帮助我们快速定位问题所在。
五、检查电源去耦电容
外观检查
查看去耦电容有无损坏、鼓包、漏液等情况。损坏的电容不能正常滤波,会导致电源噪声增加。
测量电容值
用万用表的电容档测量去耦电容的容量是否正常。如果电容值明显低于标称值或已经失效,会影响其滤波效果,引起电源噪声。比如,一个标注为 0.1μF 的去耦电容,实际测量只有 0.05μF 左右,就可能不能满足滤波需求。
六、排查电源分布网络
检查布线
查看 PCB 上电源线和地线的布线是否合理。过细、过长的电源线会增加线路阻抗,导致电源压降和噪声。同时,电源线和地线之间存在大的环路也会引入感应噪声。例如,电源线走线迂回曲折,没有遵循就近供电原则,就容易出现问题。
测试线路阻抗
使用网络分析仪等设备测试电源分布网络的阻抗。在电源频率范围内,阻抗应该尽可能低。如果某些频段阻抗较高,就会容易产生电源噪声。比如,在某个高频段电源阻抗突然升高,可能是由于布线的寄生电感等因素引起的。
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