Reducción de ruido del osciloscopio cuando se mide la tensión de IC

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Estoy intentando controlar el voltaje de un IC. La tensión de alimentación del IC es de 3.3V y la frecuencia de reloj es de 24MHz.

Aquí hay algunos parámetros para el canal utilizado para medir el voltaje:

escala vertical a 50 mV / div, el desplazamiento a 150 mV, y habilitar 20MHz BWL, La tasa de muestreo es 2Gs / S 200ms.

Obtengo algunas muestras. La forma se parece a lo que espero cuando observo a ojo. Sin embargo, cuando uso mi computadora para procesar los datos (extraer ciertas propiedades de la forma de onda), no obtuve lo que esperaba. Dudo si hay demasiado ruido en mi configuración. Me refiero a que la forma de onda se ve a simple vista, pero tengo algún problema cuando hago el procesamiento preciso desde la computadora.

¿Cómo puedo determinar la cantidad de ruido que tengo? ¿De qué maneras puedo tratar de reducir el ruido en este experimento?

Esta es la forma de onda del osciloscopio

Estaeslaformadeondacapturadatrazadadesdemicomputadora.

    
pregunta drdot

3 respuestas

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Aquí hay algunos parámetros para el canal utilizado para medir el voltaje:

     

escala vertical a 50 mV / div, el desplazamiento a 150 mV y habilita 20MHz   BWL , la tasa de muestreo es 2Gs / S 200ms.

No habilite BWL de 20MHz: esto puede estar diciendo mentiras acerca de lo que está viendo en el alcance: los datos capturados pueden no estar filtrados.     

respondido por el Andy aka
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Por "procesar los datos" supongo que te refieres a descargar los puntos de datos recopilados por el osciloscopio en un CSV u otro formato de texto y luego analizarlos en una computadora.

Para averiguar cuánto ruido tiene, debe calcular la Relación señal / ruido (SNR) :

$$ SNR = \ dfrac {\ mu} {\ sigma} = \ dfrac {mean} {std. dev.} $$

Si está procesando sus datos en una computadora, programas como Excel o GNUPlot pueden calcular fácilmente la media y la desviación estándar para usted.

Del artículo de Wikipedia (específico para el procesamiento de imágenes pero generalmente aplicable):

  

El criterio de Rose (llamado así por Albert Rose) establece que una SNR de a   Se necesitan al menos 5 para poder distinguir las características de la imagen al 100%.   certeza. Una SNR menor a 5 significa menos del 100% de certeza en   identificando los detalles de la imagen.

Para reducir el ruido, puede realizar un procesamiento posterior de los datos, como promediar o filtrar. Esto es probablemente lo que está haciendo su osciloscopio antes de presentarle los datos en la pantalla. En algo como la serie DSO / MSO de Tektronics, existen varias funciones para cambiar la cantidad de posprocesamiento que hace antes de mostrar los datos en la pantalla.

Alternativamente (o además de) puede intentar acortar el terreno en la sonda de su osciloscopio. Consulte las siguientes preguntas y respuestas para una buena discusión con una gran cantidad de imágenes sobre lo que necesita y cuáles son los resultados:

¿Cuál es el nombre de ¿Este accesorio de sonda de osciloscopio elástico?

    
respondido por el embedded.kyle
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Para determinar la cantidad de ruido que tiene en Vcc, haga una medición de popper y lea el Vpp. Suena simple, ¿verdad? Y tal vez ya hiciste eso.

El mejor artículo que conozco que describe cómo realizar esta medición es este: enlace

En resumen: use un cable coaxial soldado directamente a su placa. Ejecute el cable coaxial 50R en su osciloscopio configurado a una impedancia de entrada 50R. Seleccione el acoplamiento de CA Un ancho de banda que sea adecuado (mínimo 500 MHz). Y la persistencia infinita.

Si realizó la medición utilizando una sonda de alta impedancia con una larga "cola de cerdo" para el suelo, es posible que tenga un ruido adicional no relacionado con la captación de su ruido Vcc. En caso de duda, realice siempre la experiencia nula: toque la punta de la sonda en el punto de tierra, de modo que tanto la punta como la tierra de la sonda toquen el mismo punto en el tablero. Si no obtiene una línea plana, se está recogiendo algo mediante un acoplamiento inductivo en el bucle formado por la sonda y el cable de tierra.

Siempre que su medición se realice razonablemente bien, su ruido es de aproximadamente 200 mVpp (lea en el osciloscopio, la razón por la que su diagrama de computadora muestra aproximadamente 100-algo que debe leer en el manual de su equipo).

¿Cómo reducir el ruido? Bueno, si está hablando de reducir el error en la medición, debe seguir las ideas anteriores. Si está hablando de reducir el ruido en el propio Vcc, existen varias técnicas. Busque en el diseño de PDN para aprender mucho más sobre los planos de potencia y los capacitores de derivación.

Su siguiente pregunta puede ser: ¿200mVpp es demasiado? Bueno, ya que no sé qué partes estás usando, déjame ir con el ejemplo. Supongamos que la hoja de datos de este dispositivo requiere 3.3V +/- 5% para el suministro de Vcc. Tienes +/- 165mV como límite. Supongamos que tiene una precisión del 2% de su regulador de CC. Y supongamos que tiene una caída de la distribución del 0-1% en las conexiones entre el regulador y el dispositivo (cables, conectores, trazas, filtros, etc.). Eso deja un 2% para el ruido de CA / ondulación o +/- 66mV (132mVpp).

En este ejemplo, tiene demasiado ruido, si sus mediciones se realizan correctamente.

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respondido por el Rolf Ostergaard

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