當(dāng)前的電路和系統(tǒng)使用1.2V甚至更低的供電電壓運(yùn)行，即使微小的電壓變化也會(huì)產(chǎn)生誤碼、抖動(dòng)、錯(cuò)誤切換以及與瞬態(tài)相關(guān)的問題，非常難以解決。

測量供電電壓上的噪聲似乎是一項(xiàng)非常簡單的工作，然而，存在一些測試陷阱可能會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤。今天讓我們來分析噪聲測量中經(jīng)常面度的一個(gè)挑戰(zhàn)：RF干擾。我們將展示RF干擾對(duì)電源噪聲測量的影響，并介紹一種有效的減輕這種影響的方法。

但在我們討論這個(gè)問題之前，讓我們先去了解示波器的功能和限制，有了這些知識(shí)，可以更好地預(yù)測產(chǎn)生的測量結(jié)果。

如果我們談?wù)撛肼暅y量，特別是測試低電平信號(hào)的噪聲時(shí)，我們首先要知道數(shù)字示波器的本底噪聲。前端放大器產(chǎn)生多少固有噪聲？圖1中力科HDO8108A的噪音極低，約為145μV。

以力科HDO8108A數(shù)字示波器（圖1）為例，該示波器提供1 GHz帶寬，8個(gè)模擬輸入通道和12位垂直分辨率。它也是我們接下來用于測量演示的工具。可以通過簡單地將輸入通道接地來觀察儀器的內(nèi)部放大器噪聲，結(jié)果如圖2所示，受益于HDO的垂直分辨率，我們可以獲得非常精確的測量結(jié)果。

還要記住，有多種方式可以用來度量噪聲：RMS值和標(biāo)準(zhǔn)偏差（圖3），前者包含DC偏置，而后者在計(jì)算RMS之前從每個(gè)測量電壓中減去平均值（平方和的平方根），因此，標(biāo)準(zhǔn)偏差是噪聲變化的更真實(shí)的度量。

從圖3中得知圖2中測試到的示波器本底噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差是145 μV, 現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了HDO8108A在噪聲測量方面的能力。

現(xiàn)在，讓我們做一個(gè)最簡單的電源電壓測量實(shí)驗(yàn)：1.5 V電池。考慮到電池內(nèi)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，以及由于探測引起的一點(diǎn)電流消耗，我們預(yù)測電壓可能會(huì)有一些噪聲。我們將電池放在一個(gè)盒子中，將引線連接到它，然后將它們連接到示波器中，屏幕上的結(jié)果令人驚訝（圖4）。

在圖4的頂部是測量到的電池噪聲（粉紅色，Ch2），下面是作參考的示波器本底噪聲（黃色，Ch1），兩者使用相同的垂直標(biāo)度，可以看到電池電壓噪聲很大，比我們預(yù)期的要大很多。測量的平均電壓為1.56 V，Sdev：3mV ,噪聲峰峰值為33 mV。

不僅如此，而且噪聲中似乎還有一些相當(dāng)高頻的成分，并且具有某種周期性。我們將示波器的水平時(shí)基設(shè)置為20μV/ div，設(shè)置采樣率為最大10 GS / s。確保捕獲示波器能夠捕獲的所有高頻信息。

使用HDO8108A數(shù)字示波器的頻譜分析功能，可以進(jìn)行相互確認(rèn)，即在頻域中查看此信號(hào)（圖5）。從頂部的全頻譜圖可以看出，噪聲頻帶確實(shí)是非常寬，到了示波器的1 GHz全帶寬，還沒有任何消失的跡象。

圖5的底部是頻譜的前100 MHz的放大圖，噪聲中有明顯的峰值，它幾乎從15 MHz開始，接著是30 MHz，45 MHz，依此類推，這無疑是電池信號(hào)上的人為RF噪聲。

還要注意，頻譜分析中顯示出的奇怪現(xiàn)象：偶次諧波，這只有在噪聲源失真的情況下才會(huì)發(fā)生，波形在一個(gè)周期內(nèi)反對(duì)稱。因此，我們的噪聲源可能是占空比失真的時(shí)鐘，或者其脈沖中的上升和下降時(shí)間不對(duì)稱，但是高次諧波比1 / f下降得更慢，噪聲源可能更像是一堆脈沖。

因此，明顯的補(bǔ)救措施是為1.5V電池提供一些屏蔽, 在將其小心地包裹在鋁箔中之后，重復(fù)測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)噪聲頻譜與第一次測量的噪聲頻譜幾乎完全相同。

我們仔細(xì)觀察屏蔽電池和外殼，注意到：只有同軸電纜的中心導(dǎo)體與箔片接觸，同軸電纜的屏蔽層沒有，它是浮著的。當(dāng)然，只有屏蔽連接到儀器的返回路徑，屏蔽才真正有效。由于這個(gè)同軸電纜屏蔽層與電池周圍的箔片斷開，因此RF噪聲不會(huì)被屏蔽，將完全被傳輸?shù)叫盘?hào)線。

所以再試一次，這次將同軸電纜的屏蔽層連接到鋁箔上,如圖6底部所示，差異是很明顯的。噪聲從-60 dBm變?yōu)?100 dBm，相當(dāng)于減少了4倍。

作為最后的確認(rèn)，將正確屏蔽的電池噪聲與示波器基底噪聲的測量結(jié)果進(jìn)行比較（圖7）。那是Ch1（黃色）是示波器基底噪聲和Ch2（粉紅色）是電池噪聲，它們實(shí)際上是相同的，事實(shí)上，電池的噪聲要低于示波器的本底噪聲。