频率响应测量是是德科技仪器的独有测量功能，包括电源抑制比 (PSRR) 和控制环路响应 ( 波特图 )。 这些特殊的激励响应型测量通常使用低频网络分析仪来实施。但是由于 Keysight InfiniiVision X 系列示波器配有内置的函数 / 任意波形发生器，所以也能执行这些测量。

图 1：Keysight InfiniiVision X 系列示波器提供的电源表征测量

电源抑制比 (PSRR)

图 2 为 PSRR 测试装置的结构图。这种测试可以测量供电器件( 例如线性稳压器或低压差稳压器 (LDO)) 能在多大程度上抑制被测器件直流输入端口注入的各个频率分量。或者说，在直流输入端注入的干扰信号有多少能够到达经过稳压的直流输出端。

要执行 PSRR 测试，必须在直流输入端注入正弦波，然后从低到高执行频率扫描。这一测量还需要使用 DC + AC 网络求和器件 ( 例如 Picotest J2120A 线路注入器 )。测量系统测量经调制的输入和输出交流电压，然后计算扫描频段内每个频点的抑制比 20Log(Vin/ Vout)。有些工程师认为公式应为 20Log(Vout/Vin)。但这个公式应该是用于计算增益 (A) 而 不是抑制比。抑制比是增益的倒数。Keysight InfiniiVision X 系列示波器内置的波形发生 器和功率测量选件使示波器首次能够执行此类频率响应测量。

图 2：对低压差稳压器执行电源抑制比 (PSRR) 测量的电路图

探测输入和输出

虽然可以使用标准的 10:1 无源探头来探测调制后的直流输入，但在输出端还必须使用 1:1 无源探头。假设被测的 LDO 有很高的抑制比，所以输出的幅度将非常小 ( 不到几 mV)。另外将直流输出测试点附近的探头正确接地至关重要。如果您使用 1:1 无源探头 标配的接地线，它将起到天线的作用，并在空中捕获大量噪声，这会减小您的测量的动态范围。一个短弹簧夹具接地适配器 ( 通常作为探头附件装运，外形见图 3 插图 )，尤 其是焊入式探头插座将提供最好的低噪声信号完整性。

图 3 中的照片显示了在对 Picotest 3.3V 线路稳压器测试板实施 PSRR 测量时所使用的 实际测试装置，其中使用 Picotest J2120A 线路注入器作为输入求和器件。请注意在输出探测点上使用的探头插座，它可以建立牢固的接地连接 ( 不包含天线！)。

图 3：使用示波器的两个通道探测直流至直流转换器

执行电源抑制比 (PSRR) 测量

在完成与被测器件的所有连接后，首先在功率分析 (Power Analysis) 菜单中选择 PSRR 测量。然后在信号 (Signals) 子菜单中，定义使用哪些示波器通道来探测输入和输出。 例如，输入 = 通道 1，输出 = 通道 -2。接下来，选择设置 (Settings) 子菜单并定义测试参数，例如起始频率 (Start Frequency)、终止频率 (Stop Frequency) 和 WaveGen 幅度 (amplitude)。虽然输入干扰信号的幅度越高，动态范围测量结果就越高，但是如果幅度设置得太高，可能就会产生非线性失真。在设置 (Settings) 菜单中，您还可以定义最大Plot 率 (dB)。虽然默认设置为 100 dB，但是示波器没有这么大的动态范围。

要开始 PSRR 测量，只需点击应用 (Apply) 键。在这个单次扫描测试过程中，示波器在 WaveGen 信号上内部触发，以实现非常稳定的触发。在每个被测频率上，示波器都会 自动优化输入和输出波形的垂直标度，并在每个频率上执行 8 次平均，以去除随机噪 声并提供最大的动态范围。对于 PSRR 很高的被测器件，测量得到的输出信号的幅度往 往不到 1 mV，被示波器的本底噪声所掩盖。随着测试的进行，示波器在显示屏幕上绘制出 PSRR 结果。

图 4 显示了 PSRR 测量的结果。黄色轨迹为输入电压波形 ( 通道 1)，绿色轨迹为最终 被测频率 (20 MHz) 上的输出电压 ( 通道 2)。您可以看到，输出幅度低于 1 mVpp。紫色 轨迹为 PSRR 图。此测试使用 100 Hz 至 20 MHz 的扫描频率，输入干扰信号的幅度为 350 mVpp。抑制比在 24 kHz 上达到最大值，大约为 68.5 dB；在 1.6 MHz 附近最小， 仅为 39 dB。示波器的动态范围使其能够对低噪声输出器件 ( 例如线性稳压器 ) 执行高 达 70 dB 的 PSRR 测量。

图 4：使用内置了函数发生器的 InfiniiVision X 系列示波器执行电源抑制比测量

总结

示波器是目前工程师在测试和表征电源设计时使用的最主要测量工具。但是大多数示波器在执行频率响应测量――例如电源抑制比 (PSRR) 测量时都受到很大的限制。 Keysight InfiniiVision X 系列示波器是市场上首款能够自动实施 PSRR 测量的示波器。尽 管其测量动态范围和测量精度肯定比不上低频网络分析仪，但通常也足够满足需求了。