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当今的电子产品，信号速度越来，越快，集成电路芯片的供电电压也越来越小，90年代芯片的供电通常是5v和3.3V，而现在，高速Ic的供电通常，为2.5V，1.8V或1.5v等等，供电电压越小，对电压的波动要求也就越高。对于这类电压较低的直流电源的电压测试简称电源噪声测试。
影响电源噪声测试结果的主要因素
影响电源噪声测试结果的主要因素有：在电源噪声测试中，通常有如下几个问题导致测量不准确。
是否需要增加20MHz的滤波
过去我们在进行电源纹波测试过程中，由于电源导致的噪声频率通常比较低，因此通常默认需要加20MHz的滤波，目的是滤除高于20MHz以上的噪声，来验证主要由于电源因素引起的噪声大小。但是在实际情况下，往往还需要验证在所有频段上电源上的噪声情况如何，因此我们需要提前弄清楚是否需要增加20MHz的滤波。如下图所示为某DDR2/DDR3对电源纹波的要求：
量化误差
示波器存在量化误差，通常实时示波器的ADc为8位，把模拟信号转化为2的8次方(即2s6个)量化的级别，当显示的波形只占屏幕很小一部分时，则增大了量化的间隔，减小了精度，准确的测量需要调节示波器的垂直刻度(必要时使用可变增益)，尽量让波形占满屏幕，充分利用ADC的垂直动态范围。在图3中蓝色波形信号(c3)的垂直刻度是红色波形(C2)四分之一，对两个波形的上升沿进行放大(F1=ZOOM(c2)，F2=ZOOM(c3))，然后对放大的波形作长余辉显示，可以看到，右上部分的波形F1有较多的阶梯(即量化级别)，而右下部分波形F2的阶梯较少(即量化级别更少)。如果对c2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数，可以发现占满屏幕的信号c2的测量参数统计值的标准偏差小于后者的。说明了前者测量结果的一致性和准确性。
另外为了更加精确的测量小电压的电源噪声，可以选择使用具有更高ADC位数的示波器，如力科新推出的12位HRO系列的示波器。
避免使用衰减因子大的探头测量小电压
通常测量电源噪声。使用有源或者无源探头，探测某芯片的电源引脚和地引脚，然后示波器设置为长余辉模式，最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。这种方法有一个问题是，常规的无源探头或有源探头，其衰减因子为10，和示波器连接后，垂直刻度的最小档位为20mV，在不使用DSP滤波算法时，探头的本底噪声峰峰值约为30mV。以DDR2的1.8V供电电压为例，如果按5％来算，其允许的电源噪声为90mV，探头的噪声已经接近待测试信号的1/3，所以，用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。在实际测试1.8V噪声时，垂直刻度通常为5-10mV/div之间。
对于小电源的电压测试，我们推荐衰减因子为1的无源传输线探头。使用这类探头时，示波器的最小刻度可达2mV/div，不过其动态范围有限，偏移的可调范围限制在+/750mV之间，所以，在测量常见的1.5V、1.8V电源时，需要隔直电路(DcBlock)后再输入到示波器。
如图4为力科的PP066传输线探头，该探头的地与信号的间距可调节，探头的地针可弹性收缩、操作起来非常方便。通过同轴电缆加隔直模块后连接到示波器通道上。
在电源噪声测试中，还存在示波器通道输入阻抗选择的争议。示波器的通道有DC50/DCIM/ACIM三个选项可选(对于高端示波器，可能只有DC50一个选项)。一些工程师认为应该使用1MΩ的输入阻抗，另一些认为50Ω的输入阻抗更合适。
在测试中我们发现：如果使用1倍衰减的探头测试，当示波器通道输入为1MΩ时，通常其测量出的电源噪声大于50Ω输入阻抗的。原因是：高频电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后，当示波器输入阻抗是50Ω时，同轴电缆的特性阻抗50Ω与通道的完全匹配，没有反射；而通道输入阻抗为1MΩ时，相当于是高阻，根据传输线理论，电源噪声发生反射，这样，导致IMΩ输入阻抗是测试的电源噪声高于s0Ω的。所以、测量小电源噪声推荐使用50Ω的输入阻抗。
减少探头地环路路径
另外，探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要，当两点相距较远，会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中(如图2所示)，示波器观察的波形包括了其他信号分量，导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距，减小环路面积。
电源噪声的频谱成分分析
在准确测量到电源噪声的波形后，可以计算出噪声的峰峰值，如果电源噪声过大，则需要分析噪声来自哪些频率，这时，需要对电源噪声的波形进行FFT，转化为频谱进行分析。FFT中信号时间的长度决定了FFT后的频谱分辨率，在力科示波器中，支持业界最大的128M个点的FFT，能准确定位电源噪声来自于哪些频率(其频谱分辨率是同类仪器的40倍以上)。
如图6所示为某光模块的3.3V电源的噪声。其噪声的频谱最高点的频率为311.6kHz。这个光模块输出的，1.25Gbit/s光信号的抖动测试中发现了同样的312kHz的周期性抖动。在图，7中可以看到，把1.25G串行信号的周期性抖动分解后(PIbreakdown菜单)，发现312kHz的周期性抖动为63.7ps，在眼图中也明显可以观察到抖动。通过这个案例说明，电源噪声很可能导致一些高速信号的眼图和抖动变差。对电源噪声进行频谱分析，能有效定位噪声的来源，指引调试的方向。
在使用示波器测量电源噪声时，为了保证测量精度，需要选择足够的采样率和采集时间。推荐采样率在500Msa/s以上，这样奈科斯特频率为250M，可以测量到250MHz以下的电源噪声，对于目前最普及的板级电源完整性分析，250M的带宽已足够。低于这个频率的噪声可以使用陶瓷电容、PCB上紧耦台的电源和地平面来滤波。而高于这个频率的只能在封装和芯片级的去耦措施来完成了。
波形的采集时间越长，则转化为频谱后的频谱分辨率(即delta f)越小。通常我们的开关电源工作在10KHz以上，如果频谱分辨率要达到100Hz的话，至少需要采集lores长的波形，在500MSa/s采样率时，示波器需要500MSa/s10 ms=5Mpts的存储深度。
12位ADC示波器对电源噪声测量的应用价值
力科在推出其新款高带宽示波器(45GHZ的带宽、120GS/s的采样率、768MS的存储深度)的同时，也在提升其低中端示波器的性能。不仅对老款型号的WaveSurfer xs系列、WaveRunner xi系列示波器进行了更新(WaveSurfer Xs-B，WaveRunner 6Zi)，新款产品不仅指标有了进一步的提升，而且速度性能、分析能力、触发方法都有了相当程度的提升。除此以外，为了应付电子行业越来越多的小信号的测量，力科还划时代的推出了其12为ADc的实时数字示波器WaveRunner HRO 6Zi。具体型号和指标如下：
·有400MHZ带宽和600MHZ带宽两种型号：
·每个通道2GS/S的采样率：
·最大存储深度256MS：
·12位ADc位数(ERES软件增强为15位)：
·具有和高端示波器相当的速度性能、函数测量及分析功能、高级FFT运算功能、高级触发功能等。
使用12位示波器测量电源噪声等小幅度信号时可得到更好的量化误差，信噪比更好，能够更好的分辨出电源噪声。如图8所示为8位的示波器和12位的示波器对噪声测试结果的对比。
影响电源噪声测试结果的主要因素
影响电源噪声测试结果的主要因素有：在电源噪声测试中，通常有如下几个问题导致测量不准确。
是否需要增加20MHz的滤波
过去我们在进行电源纹波测试过程中，由于电源导致的噪声频率通常比较低，因此通常默认需要加20MHz的滤波，目的是滤除高于20MHz以上的噪声，来验证主要由于电源因素引起的噪声大小。但是在实际情况下，往往还需要验证在所有频段上电源上的噪声情况如何，因此我们需要提前弄清楚是否需要增加20MHz的滤波。如下图所示为某DDR2/DDR3对电源纹波的要求：
量化误差
示波器存在量化误差，通常实时示波器的ADc为8位，把模拟信号转化为2的8次方(即2s6个)量化的级别，当显示的波形只占屏幕很小一部分时，则增大了量化的间隔，减小了精度，准确的测量需要调节示波器的垂直刻度(必要时使用可变增益)，尽量让波形占满屏幕，充分利用ADC的垂直动态范围。在图3中蓝色波形信号(c3)的垂直刻度是红色波形(C2)四分之一，对两个波形的上升沿进行放大(F1=ZOOM(c2)，F2=ZOOM(c3))，然后对放大的波形作长余辉显示，可以看到，右上部分的波形F1有较多的阶梯(即量化级别)，而右下部分波形F2的阶梯较少(即量化级别更少)。如果对c2和C3两个波形测量一些垂直或水平参数，可以发现占满屏幕的信号c2的测量参数统计值的标准偏差小于后者的。说明了前者测量结果的一致性和准确性。
另外为了更加精确的测量小电压的电源噪声，可以选择使用具有更高ADC位数的示波器，如力科新推出的12位HRO系列的示波器。
避免使用衰减因子大的探头测量小电压
通常测量电源噪声。使用有源或者无源探头，探测某芯片的电源引脚和地引脚，然后示波器设置为长余辉模式，最后用两个水平游标来测量电源噪声的峰峰值。这种方法有一个问题是，常规的无源探头或有源探头，其衰减因子为10，和示波器连接后，垂直刻度的最小档位为20mV，在不使用DSP滤波算法时，探头的本底噪声峰峰值约为30mV。以DDR2的1.8V供电电压为例，如果按5％来算，其允许的电源噪声为90mV，探头的噪声已经接近待测试信号的1/3，所以，用10倍衰减的探头是无法准确测试1.8V/1.5V等小电压。在实际测试1.8V噪声时，垂直刻度通常为5-10mV/div之间。
对于小电源的电压测试，我们推荐衰减因子为1的无源传输线探头。使用这类探头时，示波器的最小刻度可达2mV/div，不过其动态范围有限，偏移的可调范围限制在+/750mV之间，所以，在测量常见的1.5V、1.8V电源时，需要隔直电路(DcBlock)后再输入到示波器。
如图4为力科的PP066传输线探头，该探头的地与信号的间距可调节，探头的地针可弹性收缩、操作起来非常方便。通过同轴电缆加隔直模块后连接到示波器通道上。
在电源噪声测试中，还存在示波器通道输入阻抗选择的争议。示波器的通道有DC50/DCIM/ACIM三个选项可选(对于高端示波器，可能只有DC50一个选项)。一些工程师认为应该使用1MΩ的输入阻抗，另一些认为50Ω的输入阻抗更合适。
在测试中我们发现：如果使用1倍衰减的探头测试，当示波器通道输入为1MΩ时，通常其测量出的电源噪声大于50Ω输入阻抗的。原因是：高频电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后，当示波器输入阻抗是50Ω时，同轴电缆的特性阻抗50Ω与通道的完全匹配，没有反射；而通道输入阻抗为1MΩ时，相当于是高阻，根据传输线理论，电源噪声发生反射，这样，导致IMΩ输入阻抗是测试的电源噪声高于s0Ω的。所以、测量小电源噪声推荐使用50Ω的输入阻抗。
减少探头地环路路径
另外，探头的GND和信号两个探测点的距离也非常重要，当两点相距较远，会有很多EMI噪声辐射到探头的信号回路中(如图2所示)，示波器观察的波形包括了其他信号分量，导致错误的测试结果。所以要尽量减小探头的信号与地的探测点间距，减小环路面积。
电源噪声的频谱成分分析
在准确测量到电源噪声的波形后，可以计算出噪声的峰峰值，如果电源噪声过大，则需要分析噪声来自哪些频率，这时，需要对电源噪声的波形进行FFT，转化为频谱进行分析。FFT中信号时间的长度决定了FFT后的频谱分辨率，在力科示波器中，支持业界最大的128M个点的FFT，能准确定位电源噪声来自于哪些频率(其频谱分辨率是同类仪器的40倍以上)。
如图6所示为某光模块的3.3V电源的噪声。其噪声的频谱最高点的频率为311.6kHz。这个光模块输出的，1.25Gbit/s光信号的抖动测试中发现了同样的312kHz的周期性抖动。在图，7中可以看到，把1.25G串行信号的周期性抖动分解后(PIbreakdown菜单)，发现312kHz的周期性抖动为63.7ps，在眼图中也明显可以观察到抖动。通过这个案例说明，电源噪声很可能导致一些高速信号的眼图和抖动变差。对电源噪声进行频谱分析，能有效定位噪声的来源，指引调试的方向。
在使用示波器测量电源噪声时，为了保证测量精度，需要选择足够的采样率和采集时间。推荐采样率在500Msa/s以上，这样奈科斯特频率为250M，可以测量到250MHz以下的电源噪声，对于目前最普及的板级电源完整性分析，250M的带宽已足够。低于这个频率的噪声可以使用陶瓷电容、PCB上紧耦台的电源和地平面来滤波。而高于这个频率的只能在封装和芯片级的去耦措施来完成了。
波形的采集时间越长，则转化为频谱后的频谱分辨率(即delta f)越小。通常我们的开关电源工作在10KHz以上，如果频谱分辨率要达到100Hz的话，至少需要采集lores长的波形，在500MSa/s采样率时，示波器需要500MSa/s10 ms=5Mpts的存储深度。
12位ADC示波器对电源噪声测量的应用价值
力科在推出其新款高带宽示波器(45GHZ的带宽、120GS/s的采样率、768MS的存储深度)的同时，也在提升其低中端示波器的性能。不仅对老款型号的WaveSurfer xs系列、WaveRunner xi系列示波器进行了更新(WaveSurfer Xs-B，WaveRunner 6Zi)，新款产品不仅指标有了进一步的提升，而且速度性能、分析能力、触发方法都有了相当程度的提升。除此以外，为了应付电子行业越来越多的小信号的测量，力科还划时代的推出了其12为ADc的实时数字示波器WaveRunner HRO 6Zi。具体型号和指标如下：
·有400MHZ带宽和600MHZ带宽两种型号：
·每个通道2GS/S的采样率：
·最大存储深度256MS：
·12位ADc位数(ERES软件增强为15位)：
·具有和高端示波器相当的速度性能、函数测量及分析功能、高级FFT运算功能、高级触发功能等。
使用12位示波器测量电源噪声等小幅度信号时可得到更好的量化误差，信噪比更好，能够更好的分辨出电源噪声。如图8所示为8位的示波器和12位的示波器对噪声测试结果的对比。