频域示波器在电源噪声分析中如何定位噪声来源？

1. 频域分析的基本原理

2. 定位噪声来源的步骤

（1）设置频域分析参数

• 采样率：根据耐奎斯特定律，采样率应至少是最高频率的两倍。例如，采样率为1 GS/s时，频谱展宽可达500 MHz。
• 频率分辨率（RBW）：频率分辨率取决于采样时间的倒数。例如，采样时间为10 ms时，频率分辨率为100 Hz。
• 避免频谱泄漏：通过延长采样时间或使用窗函数减少频谱泄漏。

（2）分析频谱特性

• 识别主要噪声频率：通过FFT分析，找到频谱中的主要噪声峰值。例如，如果噪声集中在11.3 kHz左右，说明该频点的阻抗较高。
• 判断噪声来源：
  • 低频噪声（<100 kHz）：通常与电源调节器（VRM）相关。如果噪声频率接近VRM的穿越频率，可能需要优化VRM的环路设计。
  • 中频噪声（100 kHz~100 MHz）：可能与去耦电容或PCB布线有关。检查电容的阻抗是否在该频段内有效。
  • 高频噪声（>100 MHz）：可能与高频器件或芯片封装有关。

（3）优化设计

• 调整VRM设计：如果噪声频率接近VRM的穿越频率，可以通过调整环路增益或相位裕度来优化VRM性能。
• 优化去耦电容：确保去耦电容覆盖噪声频段，避免因电容阻抗过高导致噪声增加。
• 使用高频抑制措施：对于高频噪声，可以通过优化PCB布线或增加高频滤波元件来降低噪声。

3. 其他辅助方法

• 触发和平均：通过触发与噪声频率相关的信号，并使用平均功能，可以提高噪声的可见度，从而更准确地定位噪声来源。
• 使用高灵敏度探头：对于低噪声电源，可以使用50欧姆同轴电缆或自制1:1探头，以提高测量的灵敏度。

4. 案例分析