Analizziamo le sfide di una misurazione ad alta precisione ed i contesti in cui le Sonde Power Rail possono fare la differenza.
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Analizzare l’integrità delle linee di alimentazione (power rail)
Come è noto, i moderni dispositivi elettronici complessi sono caratterizzati da un aumento della densità di integrazione (numero di transistori per chip) che consente di implementare un maggior numero di funzionalità, oltre che da più elevate velocità di commutazione dei transistori. Tutto ciò ha determinato la necessità di diminuire le tensioni di alimentazione al fine di ridurre i campi elettrici interni, ovvero di limitare l’aumento della densità di potenza e quindi tenere sotto controllo la dissipazione di calore.
In questo scenario è necessario analizzare l’integrità delle linee di alimentazione (power rail) con strumenti sempre più performanti e precisi per poter misurare correttamente tutte le componenti indesiderate (rumore) presenti sulla power rail.
Le sfide
In considerazione di tutto ciò, la classica sonda di tensione passiva può non essere sufficiente ad affrontare specifiche problematiche di misura sulle power rail.
In particolare, le principali sfide da superare per ottenere per una corretta misurazione sono le seguenti:
- Misurare i segnali delle power rails per individuare ed isolare rumori estranei ad alta frequenza, ripple ed accoppiamenti elettromagnetici con tolleranze sempre più ridotte.
- Avere una maggiore tensione di offset: spesso gli oscilloscopi non hanno un offset sufficiente. per misurare i ripple delle power rail.
- Minimizzare il rumore prodotto dal sistema di acquisizione (oscilloscopio e sonda) per non confonderlo con il rumore e il ripple della power rail durante la misurazione
Queste specifiche consentono di eliminare il rischio che il rumore prodotto dal sistema di acquisizione si confonda con il segnale che interessa analizzare. Ne risulta che le sonde power rail riescono a mostrare quello che le sonde passive tradizionali non sono in grado di isolare, come si nota plasticamente in queste comparazioni ottenute utilizzando la sonda TPR1000 e la classica sonda di tensione TPP100 in combinazione con un oscilloscopio MSO Serie 6:
Altra importante specifica delle sonde power rails è l’elevato valore della tensione di offset di gran lunga superiore all’offset di un oscilloscopio. In questo modo, anche i più piccoli ripple delle power rail possono essere facilmente centrati sul display ed analizzati correttamente (anche grazie alla risoluzione di 1mV).
Power Rail Probes: perché sono una soluzione
Le nuove sonde Tektronix sono state realizzate nell’intento di vincere queste sfide. Una delle caratteristiche più importanti delle nuove sonde Tektronix TPR1000 e TPR4000 è la capacità di ridurre l’effetto di carico dell’oscilloscopio grazie ad un elevata impedenza in ingresso (50KΩ DC). Queste sonde sono quindi progettate per offrire il minimo rumore con la più elevata larghezza di banda (fino a 4 GHz, per acquisire maggiore contenuto del segnale ovvero di armoniche, ripple veloci, etc).
Power Rail Probes: i contesti di applicazione
Con l’aiuto della tabella che segue, vediamo come le Sonde Power Rail riescono a soddisfare le esigenze degli ingegneri e dei progettisti che operano nel settore dei microprocessori.
Nel caso in cui siano necessarie misurazioni di ripple alla massima accuratezza, con transizioni molto veloci (da 2 a 4 GHz) la soluzione ideale è data dalla sonda Tektronix TPR4000 accoppiata con un oscilloscopio MSO serie 6. È il caso ad esempio di misurazioni che riguardano microprocessori, memorie di controllo, FPGA.
Se si passa ad un contesto con transizioni veloci ma inferiori ai 2 GHz (SMPS, Batterie, etc.) può essere ideale utilizzare assieme alla stessa sonda TPR4000 un oscilloscopio serie 5.
Infine, quando le transizioni sono più lente (inferiori ad 1 GHz), come nel caso dell’automotive, e di alcune applicazioni industriali o consumer, le sonde power rails sono in grado di potenziare l’efficacia di oscilloscopi precedenti (3k/4k/5k/7k/70k).
La Connettività Flessibile
Non va infine sottovalutata la grande flessibilità in termini di connettività, offerta dalle sonde power rails. Infatti le sonde TPR1000 e TPR4000 offrono una varietà di opzioni di connettività che possono garantire performance interessanti nei 3 situazioni-chiave di utilizzo:
- Debugging, Connettività veloce: un browser affidabile ed intuitivo che misura efficacemente i segnali di transizione fino a 1 GHz di larghezza di banda, consente di effettuare il debug dei segnali agilmente e di identificare velocemente i potenziali problemi.
- Accesso ai segnali interrati: ci sono diverse opzioni di connettori come SMA, MMCX, U.FL e a punta quadrata sono disponibili per connettersi direttamente ai test point esistenti. Questi test point sono solitamente progettati per accedere ai segnali interrati o comunque ai segnali difficili da raggiungere.
I vantaggi delle Sonde Power Rail in sintesi
Ridotto rumore e migliore risoluzione,elevato offset di tensione, misure automatiche, flessibilità per le soluzioni di connettività, elevata ampiezza di banda: questi sono in ultima analisi i vantaggi derivanti dall’utilizzo delle Sonde Power Rail che superano i limiti delle sondeclassiche, garantendo dove necessario elevatissimi standard di rilevazione e quindi misurazioni alla massima precisione.
