Powerintegrität in elektronischen Designs
Mit genauen Messungen stellen Sie die Powerintegrität Ihres Designs sicher
Heutige hochintegrierte elektronische Geräte verwenden niedrige Spannungspegel und Komponenten mit einer wesentlich geringeren Toleranz gegenüber Leistungsschwankungen. Die Analyse der Performance des Power Delivery Networks auf einer Leiterplatte ist ein wesentlicher Teil des Schaltungsentwurfsprozesses. Während früher die Messung von Leistungspegelwelligkeiten, Rauschen und Transienten im Zeitbereich ein geeigneter Ansatz war, sind Frequenzbereichsmessungen ebenfalls wichtig, um eine unbeabsichtigte Kopplung mit Signalen zu erkennen, die zu Leistungsspitzen führt. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind potenzielle Hochfrequenzantworten bis zu mehreren hundert Megahertz während Übergangsphasen wie Einschaltstromspitzen und Lastsprüngen, die dazu führen, dass sich die Stromversorgungsschienen wie Übertragungsleitungen verhalten und die Signalintegrität beeinträchtigen.
Die Durchführung genauer Zeitbereichsmessungen, um Welligkeit, Rauschen und Transienten von Signalen mit sehr kleinem mV-Pegel auf 1- bis 3-V-Stromschienen präzise zu erkennen, ist mit einigen Herausforderungen verbunden. Ein geeignetes Oszilloskop zusammen mit den entsprechenden Tastköpfen muss ein Grundrauschen aufweisen, das erheblich niedriger ist als das erwartete Spitze-Spitze-Rauschen – ansonsten sind keine genauen Welligkeitsmessungen möglich. Eine hohe Aktualisierungsrate, hohe ADC-Auflösung und große Bandbreite sind für die Erfassung schneller Störungen und Transienten unabdingbar. Zur Untersuchung von Störsignalen auf einer Stromversorgungsschiene sowie der daraus resultierenden Harmonischen im Frequenzbereich benötigt ein Oszilloskop eine leistungsstarke FFT-Funktion mit einer großen Frequenzbandbreite. Auch wenn die Schaltgeschwindigkeit der Stromversorgung im kHz-Bereich liegt, erzeugen schnelle Flanken Harmonische, die weit in den MHz-Bereich reichen. Die Performance des Tastkopfs spielt für den Messaufbau eine entscheidende Rolle.
Weiterhin sollte ein Power Delivery Network eine niedrige Impedanz im mΩ-Bereich aufweisen, die sich im Idealfall mit der Frequenz nicht ändert. Zur Untersuchung der Impedanz in Übergangsphasen ist ein Netzwerkanalysator mit dem erforderlichen Dynamikbereich für Messungen niedriger Impedanzen, dem notwendigen Frequenzbereich zur Erfassung von Harmonischen bis zu mehreren hundert MHz und geeigneten Tastköpfen das Gerät der Wahl.
