So wird die Stromversorgung mit dem Oszilloskop genau verifiziert

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Das Lastsprungverhalten getriggert messen

Sollen die Spannungsversorgungen für DDR-SDRAM-Speicher [1] gemessen werden, so erfolgt das nah am Speicherbaustein. Hier bietet sich das einlötbare Pigtail-Kabel an. Wird der Speicherbaustein über ein FPGA angesteuert, ist die sogenannte Spyhole-Methode zu empfehlen. Ein freier Pin des FPGA wird dazu verwendet, die DDR-Core-Spannung direkt aus dem FPGA heraus zu messen. An diesen I/O-Pin wird die DDR-Core-Spannung angelegt und der Pin extern mit dem Power-Rail-Tastkopf sondiert.

Qualifikation des Stromversorgungsnetztes: Hier gibt es zwei Methoden. 1. Spitze-Spitze-Störspannung im Nachleuchtmodus messen. Alle Rauschereignisse lassen sich erfassen und anzeigen. In Kombination mit der automatischen U_ss-Messung und Statistikanzeige lässt sich die maximale Rauschspannung bestimmen. Oszilloskope mit hoher Aktualisierungsrate (R&S RTO oder R&S RTE) mit einer Aufzeichnungsrate von 1 Mio. Messkurven/s, liefern ein zuverlässiges Messergebnis und ermitteln hardwareunterstützt FFT.

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Die Power-Rail-Tastköpfe R&S RT-ZPR20/40 verfügen über einen integrierten R&S ProbeMeter. Dieser zeigt am Oszilloskop zusätzlich zu den hoch aufgelösten Signaldetails wie Welligkeit, Rauschen und Einschwingvorgängen auch den präzisen Gleichspannungswert des Stromversorgungsnetzes an(Bild: Rohde & Schwarz)

Power-Rail-Tastkopf des Typs R&S RT-ZPR40 mit Rohde & Schwarz-Tastkopfadapterkabel und einem angeschraubten 50-Ohm-SMA-Pigtail-Koaxialkabel zum Einlöten in die Schaltung.(Bild: Rohde & Schwarz)

Einlötbare Pigtail-Koaxialkabel schränken die Bandbreite des Tastkopfs nicht ein und binden es genau dort ein, wo die Messung erfolgt.(Bild: Rohde & Schwarz)

Die Spektralanalysefunktion der Rohde & Schwarz-Oszilloskope ist ein wertvolles Werkzeug zum Identifizieren eingekoppelter Störsignale auf DC-Stromversorgungsnetzen. Im Beispiel ist ein eingekoppeltes 2,4-GHz-WLAN-Signal deutlich erkennbar. (Bild: Rohde & Schwarz)

Bildergalerie mit 8 Bildern

Die Spektraldarstellung erfolgt fast in Echtzeit. 2. Getriggerte Messung des Lastsprungverhaltens. Für das Verhalten eines Stromversorgungsnetzes bei Lastsprüngen wird der Einzel-Trigger- oder Normal-Trigger-Modus des Scopes verwendet und auf ein bekanntes Ereignis getriggert. Bei Spannungsversorgungen für DDR-Speicher sind das Messungen des Lastverhaltens während der DDR-Initialisierungsphase oder bei Stresstests. Problematisch für Stromversorgungsnetze sind Anwendungen, bei denen ein FPGA- oder ASIC die Signalverarbeitung übernimmt.

Wechselnde Aktivitätsphasen führen zu sehr hohen und schnellen Lastsprüngen. Die Bilder (Galerie) zeigen das Lastsprungverhalten einer Stromversorgung für einen FPGA bei einem Lastsprung von 30 auf 60 A. Dargestellt ist das Signal am Ausgang des DC/DC-Wandlers in Gelb und am Stromversorgungs-Pin des FPGAs in Grün. Gleichzeitig werden die integrierten DC-Voltmeter der Power-Rail-Tastköpfe verwendet, um den DC-Versorgungsspannungspegel am Messpunkt anzuzeigen. Deutlich erkennbar ist der Spannungsabfall auf der Leiterplatte nach dem Lastsprung auf einem Strom von 60 A.

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Im Geschäftsjahr 2016/17 konnte die Test- und Messtechniksparte von Rohde & Schwarz im Vergleich zum Vorjahreszeitraum um elf Prozent zulegen. Darüber freut sich Andreas Pauly, der den Geschäftsbereich Messtechnik seit dem 1. Juli 2017 leitet. (ELEKTRONIKPRAXIS)

Referenz

[1] „7 Series FPGAs PCB Design Guide“, UG483 (V1.12), Xilinx, 10. Januar 2017 auf
www.xilinx.com

* Dr. Markus Herdin ist Produktmanager für Oszilloskope bei Rohde & Schwarz in München.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 4/2018 (Download PDF)

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Stand: 08.12.2025

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