在探测嵌入式系统配电网络（PDN）时，有许多要注意的事项，通常要测试的是浮在大电压上的很小信号，必须很好地理解和管理测量系统的噪声。信号路径中的阻抗不匹配会引起高频成分的反射，某些探测方式可能没办法提供足够的偏置范围以匹配大的电压，带宽限制会无法捕获和表征高频噪声。而且，由于PDN的直流阻抗通常低至1Ω甚至更低，因此低阻抗探测方式可能会在DUT上施加过大的负载。

  与大多数示波器一样，特励达力科所有12位示波器都标配有一组10MΩ无源探头，这种探头的带宽通常为500 MHz，连接到1MΩ耦合示波器输入时，探头的高阻抗可提供良好的直流负载特性。

  10MΩ无源探头一定要考虑接地，使用典型的3英寸接地导线会导致很高的RF干扰以及高电感和信号振铃，通常最好使用较短的弹簧型接地线。它具有较小的“天线”效应，因此具有较少的RF拾取以及较短的电感环路，可减少振铃。

  图1：10MΩ无源探头的10:1衰减导致信号无法利用示波器的整个ADC动态范围

  10MΩ无源探头具有10:1的衰减，这在某种程度上预示着信号衰减了10倍，但测量系统中的噪声不受影响---因此，SNR比1:1探头或直接连接低了20 dB。从图1能够准确的看出，由于10:1衰减，信号显示为80 mV满量程，在这种情况下，灵敏度限制为10 mV / div或更高。

  注意：为了比较所有五种方式的噪声性能，我们将每种方法都应用到相同的900mV电源轨，为了公平比较，所有信号的带宽都限制在500 MHz以内，并在所需的偏置下，调整垂直灵敏度，以使SNR最大，在每个示例中，下方的波形为5 mV / div的放大。

  使用高精度示波器测试电源轨的第二种方式是同轴线MΩ输入，无论是设计到DUT中还是通过焊接连接，与DUT的同轴连接的主要优点有两个：连接的高带宽和较小的接地环路，以实现低RF拾取。

  图2描绘了使用同轴线 mV电源轨的结果，在没有衰减的情况下，这种方法可实现高SNR，但从50Ω同轴电缆到1MΩ输入的阻抗不连续会引起反射。特励达力科的HD4096示波器具有高偏置能力，这在某种程度上预示着能够充分偏置输入，以匹配900 mV的电源轨，同时保持最大的垂直灵敏度。

  图2：与示波器1MΩ输入的同轴线缆连接消除了衰减，但阻抗不连续会引起反射

  第三种方式是使用同轴线Ω连接，与前面方法不同之处在于它提供了更高的带宽。但是，它提供的低偏置范围对某些示波器可能是个问题。当50Ω示波器输入加载到具有极低阻抗（远小于1Ω）电源轨时，也有几率存在负载问题。

  通过同轴连接到示波器的50Ω输入来测量900 mV电源轨，还能轻松实现较高的SNR，而特励达力科的HD4096高精度示波器有充足的偏置能力，可以偏置示波器的输入而不可能会产生不利的灵敏度影响（图3）。

  图3：与示波器的50-Ω输入端的同轴连接可改善带宽，但对极低阻抗的电源轨有几率会使负载问题

  因为该电源轨具有高阻抗，所以50-Ω负载不是问题， 但是，如果它的阻抗很低，那么负载可能是一个重大问题。

  探测方式4是10:1同轴探头，能够正常的使用同轴电缆和450Ω电阻自制，也能买， 当与示波器的50Ω耦合输入连接时，10:1同轴探头会以10:1的比例将输入信号衰减。有效带宽可能非常高，这取决于与DUT的连接质量。但是，10:1同轴探头与10MΩ无源探头具有相同的20dB噪声损失（图4），根据PDN自身阻抗，可能能承受450 欧姆的负载。

  最后，第五种选择是电源轨探头，专门用于探测电源轨（如特励达力科RP4060有源电源轨探头），该探头提供4 GHz的高带宽，低噪声，仅1.2倍的衰减以及±30 V DC的高偏置能力。

  当使用RP4060电源轨探头测量900 mV电源轨时，探头的1:1衰减实现了更低的噪声，而高达30 V的大DC偏置范围则足以胜任当前的工作（图5）, 它还在DC上呈现50kΩ的负载，这在某种程度上预示着不会从低阻抗电源轨上汲取大量电流。

  图5：专门为探测电源轨而设计的RP4060电压轨探头具有低噪声，大DC偏置范围，并且不会从低阻抗电源轨汲取电流

  如图六所示，为使用同轴线V的偏置，在需要高带宽测量时，与示波器的50-Ω输入连接的同轴线缆只能在低灵敏度设置下实现此偏置，这会降低SNR。

  但是，电源轨探头可以在非常大的偏置下实现全灵敏度，从而能够实现更高的SNR和更精确的测量（图7），在40 mV pk-pk的满量程输入范围内做测量意味着能应用更多的ADC分辨率来数字化信号，这能改善SNR。

  图7与图6相比，RP4060电源轨探头在很高的偏置下实现了更高灵敏度，在数字化输入信号时采用了更高的ADC分辨率

  为了比较五种电源轨探测方式的带宽，我们用一个4 GHz示波器来测量带有大量高频时钟信号噪声的3.3 V电源轨，同时，调整偏置和垂直灵敏度以使SNR最大化。

  由于带宽限制为500 MHz，10MΩ无源探头无法捕获信号的所有高频成分（图8，左上方），同样的，与示波器的1MΩ耦合输入连接的同轴线 GHz的带宽，但仍不足以覆盖时钟噪声信号的全部频谱（图8，右上）。

  使用同轴电缆连接到示波器的50Ω输入，其带宽要好一些，因为它具有4 GHz带宽：足以捕获噪声信号的整个频谱。但是，为了在这种耦合和带宽条件下获得足够的偏置，垂直灵敏度会受到限制（图8，中左）。

  就其本身而言，10:1同轴探头具有4 GHz的带宽，可进行全频谱采集，但是探头的10:1衰减会导致SNR降低20 dB（图8，中右）。

  当使用RP4060电源轨探头测量嘈杂的3.3V电源轨时，该探头不仅仅具备足够的带宽来进行全频谱捕获，而且还没有衰减，并有很高的偏置范围（图8，底部）。在10:1同轴探头和RP4060探头（图9）的叠加比较中，请注意前者和后者之间的本底噪声差异。

  图9：与RP4060电源轨探头和10:1同轴探头相比，可以明显观察到两个探头之间的本底噪声差异

  示波器和探头是影响电源轨噪声测量的重要的因素，以上介绍了使用特励达力科12位高精度示波器探测电源轨的各种方式各自的优点和缺点。有些方式（例如10MΩ无源探头）对电源轨的负载很小，但带宽有限。如果电源轨阻抗很低，但带宽却很高，有些方式（例如与示波器的50欧姆输入端同轴连接）在负载方面就有一定的问题。RP4060电压轨探头是个例外，它是专为电源轨探测而设计的，旨在消除这一些折衷，配合特励达力科低噪声12bit示波器使用，可以精准测量电源轨噪声。