【应用】专门针对测试PDN而设计的网络分析仪E5061B，满足PDN输出阻抗测量要求

时间： 2023-07-19 来源：KEYSIGHT 微信公众号

引言

电源完整性分析对象主要是电源分配网络PDN（Power Distribution Network），要测量PDN性能，首先需要用示波器测试GPU和IC管脚的电源纹波和噪声。但是要进一步诊断PDN的性能，还需要测试PDN的输出阻抗（随频率变化的阻抗）。由于现在的PDN大都是开关电源结构，还需要测量PDN或关键DC-DC转换器件的环路增益。

挑战

开关式直流－直流 (DC-DC) 转换器/电压调节器在保证电路板供电电路 (PDN) 中的电源完整性方面发挥着重要作用(无论负载如何变化，都可以提供稳定的 Vdd 电压)。PDN通常包括裸露印刷电路(PC)板电源布线层、DC-DC 转换器和无源 PDN 器件(例如在电源布线层上的旁路电容)。

随着算力大幅增加，PDN的一个最重要发展趋势就是，其负载器件(例如 GPU、FPGA、ASIC)的工作速度越来越快，而工作电压越来越低(0.8 V、0.65 V 等)，工作电流却是越来越大(100A、200A甚至更大)。

为了适应这种趋势，业界开始非常普遍地在电子设备中采用分布式供电的设计，其中低电压 DC-DC 变换器总是放置在与负载器件非常接近的位置 — 即所谓负载点(point-of-load)的附近，以提高高性能计算系统供电的完整性，为使DC-DC转换器能对高速大规模集成电路的负载变化快速做出响应，在对PDN进行设计时，充分考虑其性能的优化比以往任何时候都显得很重要，因为在实际应用中往往需要在反馈环路的响应速度和工作的稳定性之间取得很好的平衡。

为了最大程度地降低由于较大的负载电流变化造成的供电电压的瞬时波动，确保供电电压稳定在非常小的波动范围内，验证 DC-DC 转换器的输出阻抗是否被限制在毫欧量级的极低范围内是非常重要的。

另外，PDN 设计还需要超出 DC-DC 变换器环路带宽的频率范围 ——这是无源 PDN 器件抑制电源和接地布线层之间的阻抗的频率范围。实际上对无源 PDN 器件，精确地了解每个无源 PDN 器件的特征性能有助于在使用仿真工具设计 PDN 时提高设计质量。另外，在把无源器件都安装到PDN上之后再测量出 PCB 板的整个PDN阻抗，我们就可以验证产品的最终阻抗是不是理想地达到了在仿真中所期望的值。通常情况下，需要进行测量的频率可以高达几百MHz甚至GHz的范围，这是抑制已经在电路板上装有无源器件的 PDN 的阻抗的上限频率。

是德科技的应对

能够对毫欧量级的微小阻抗进行精确测量的方法是并联-直通法，并联－直通法在 50 Ω 以下直到非常小的阻抗范围的阻抗都具有非常高的灵敏度，是测量PDN阻抗的常用方法。

下图是测量方法的简化示意图。将被测器件并联在激励信号线和接地线之间，然后测量传输系数S21。然后从S21推导出被测器件的阻抗，S21表示由非常小的并联阻抗导致的很大的衰减。被测器件的阻抗 Zdut 和 S21 之间的关系为：Zdut = 25 x S21/(1-S21)。

下图是采用并联-直通方法进行测量的配置。E5061B 网络分析仪的TR端口的输入阻抗设置为 50 Ω。用下图所示的配置方式，不用外接隔直流电容器就可以测量输出电压在 5 Vdc 以下的 DC-DC 转换器的参数。如果施加到该端口上的直流信号的电压比较高，超过了 5 Vdc，仪表的过载保护功能会启动，E5061B 的测量端口的功能将关闭。通过外接的隔直流电容器，您可以测量输出电压高达 10 Vdc 的转换器。

下图左边的轨迹是在转换器和电子负载关闭的情况下表示的 | Z | 的测量结果。如图所示，转换器在断电状态下的输出阻抗指示的是转换器的输出电容器的自谐振阻抗响应。右边的轨迹是在 0.3 A 负载条件下测量到的 | Z | 的轨迹。如图所示，通过转换器的反馈回路的作用，在低频范围内| Z | 值被限制在 2 mΩ 以下。由于增益相位TR测试端口独特的接收机体系结构，E5061B 能够正确测量毫欧级的小阻抗，甚至在 10 Hz 以下的测量频率，测量结果也不会受到激励源和接收机之间测试电缆接地环路的影响。

总结一下，KEYSIGHT是德科技的矢量网络分析仪E5061B是专门针对测试PDN而设计的网络分析仪，满足测量PDN输出阻抗测量要求。同时还具有下面更多能力：

1. 功能全面的低频到中频网络阻抗分析仪

E5061B 低频 - 射频网络阻抗分析仪的选件 3L5 可以在从5 Hz 至 3 GHz 的率范围内提供常用的网络测量和阻抗分析功能。功能全面的低频网络测量能力 (包括内置的 1 MΩ 输入) 都被完美地集成到这个高性能的射频网络阻抗分析仪之中。E5061B-3L5 是研发环境中进行器件和电路测量的理想仪表和工具，选件005提供阻抗参数和等效电路分析。

2. S 参数测试端口

E5061B-3L5 在其完全能够测量的从5 Hz到3 GHz的频率范围都有非常高的动态范围，这可以使您对各种几乎从直流到射频的器件进行测试。

3. 增益相位测试端口

增益相位测试端口可以在从 5 Hz 到 30 MHz 的低频测量范围内直接把测试信号接入测量接收机。内置的 1 MΩ输入使您能够使用测量探头轻松地对所测电路内的放大器和直流 - 直流转换器的控制环路的参数进行测量。接收机端口可以精确地测量放大器的 CMRR/PSRR 和 PDN 毫欧量级的输出阻抗，并且消除了测量中接地环路引入的测量误差。

4. 直流偏置源

E5061B-3L5 内置的直流偏置源可以从仪表内部把最高可达 ±40 Vdc 的直流偏置电压叠加到从端口 1 或 LF OUT端口上输出的交流信号上。此外，如果在仪表的 S 参数测试端口上对被测器件进行测量时，它还可以从 LF OUT端口输出直流电压。

敲黑板划重点：

PDN(电源分布网络)的频域测试，包括阻抗和环路增益等。

网络分析仪的低频覆盖范围很重要，比如5Hz~3GHz

可完成PDN毫欧量级的输出阻抗测试，放大器的 CMRR/PSRR测试，并消除了测量中接地环路引入的测量误差

内置直流偏置电压可达±40 Vdc

E5061B是为电源完整性测试优化的网络分析仪

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由咪猫转载自KEYSIGHT 微信公众号，原文标题为:6月5日 | 从频域的角度看电源完整性——百安级大算力下的供电挑战，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【应用】Keysight DSOX4054A和E5061B提供PSRR测试方案，动态范围轻松到达120dB

如何测试PSRR呢？电源抑制比（PSRR）测量相对简单。必须在直流输入端注入一个扫频正弦波，变频信号对电源输入进行调制，需要用到DC+AC线路注入器J2120A，然后在输出端测量该信号的衰减情况。但是，这种测量对装置噪声高度敏感，包括来自探测环路区域和印刷电路板（PCB）布局的噪声。目前Keysight提供了示波器集成函数发生器的方案和矢量网络分析仪VNA方案。

2020-08-09 - 应用方案

【应用】ASE借助是德PNA矢量网络分析仪N5227B将天线封装测试时间成功减少了20％

是德科技行业领先的N5227B PNA微波网络分析仪帮助ASE的工程团队提高其复杂的AiP开发工作的测量准确性和测试效率。微型系统级封装使用异构集成，这是不同工艺技术的组合，可以优化特定性能特征（例如功率）。极大地减少公司团队的工作量，并确保为全球客户提供测量数据的准确性。

2019-11-19 - 应用方案

【应用】keysight为无源器件评测提供VNA矢量网络分析仪解决方案

Keysight VNA 的频率范围是5 Hz至1.5 THz。低迹线噪声、先进校准技术、良好的稳定性有助于您对无源器件进行精确评测。装有可配置测试仪的 VNA 允许用户直接访问接收机，从而改善系统动态范围，可实现更精确、更快速的器件测量。迹线可采取不同格式显示，各种游标搜索功能（包括滤波器参数和迹线运算功能）可实现轻松的分析。

2020-01-11 - 应用方案

SVA1000X 频谱&矢量网络分析仪数据手册

描述- 鼎阳科技SVA1000X系列频谱&矢量网络分析仪是一款多功能的射频测量仪器，覆盖9 kHz至7.5 GHz的频率范围，具备频谱分析、矢量网络分析和多种附加功能。该系列产品广泛应用于通信和微波实验、无线和广播测量、射频矢量网络参数测量、天线和电缆测量以及电磁兼容测试等领域。

型号- SRF5030T,N-SMA-18L,F604FS,SVA1000X-DMA,F503FE,SVA1000X-AMA,SVA1000X-AMK,F603ME,N-SMA-6L,SVA1000X-EMI,UKITSSA3X,BAG-S2,SVA1032X,N-BNC-2L,SVA1000X,N-N-18L,F604MS,SEM5040A,SVA1000X 系列,SMA-SMA-18L,SVA1000X-DTF,N-N-6L,F504MS,USB-GPIB,SVA1075X,F603FE,F504FS,SSA-RMK,SVA1015X,F503ME

2022/5/12 - 鼎阳科技 - 数据手册

【经验】使用是德科技直流电源分析仪-N6705C进行功耗测试的方法

是德科技的N6705C直流电源分析仪是一款高性能直流电源分析仪，搭配N6781A高精密模块，可以进行动态低功耗测试，节省测试时间，显著提高您的测试效率。

2023-07-19 - 设计经验

【经验】使用矢量网络分析仪检测Keysight的433MHz天线性能

世强硬创电商开放实验室是一个免费服务于电子设计、电子研发工程师的实验室，拥有完善的测试方案，丰富的软硬件资源，配备了大量高端的仪器和设备。今天我们使用实验室的矢量网络分析仪E5071C来检测Keysight的一款433MHz天线。

2022-09-08 - 设计经验

免费使用E5071C矢量网络分析仪

世强深圳实验室配备是德科技（Keysight）E5071C矢量网络分析仪，覆盖9 kHz到6.5 GHz的宽频率范围。点击预约，支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。

服务提供商 - KEYSIGHT 进入

如何使用矢量网络分析仪？

矢量网络分析仪（VNA）用于表征射频器件和网络。除了测量基本的S参数（如S11、S21等）外，现代VNA还能进行复杂的矢量测量，包括幅度和相位响应，从而提供更全面的器件性能分析。对于高频和毫米波应用，VNA能够提供高精度测量，并支持滤波器、放大器等关键射频元件的表征。

2024-06-19 - 技术探讨

矢量网络分析仪 TECHNICAL OVERVIEW

描述- 是德科技提供多种矢量网络分析仪（VNA），涵盖不同频率范围、性能和功能，满足不同测量需求。资料详细介绍了PNA、ENA、PXI VNA、精简系列VNA和FieldFox系列VNA等产品的特性、应用和性能对比，包括有源器件、无源器件、通用教育、制造业和高速串行互连分析等领域的应用。此外，还介绍了VNA仿真器、相关附件和升级服务。

型号- PNA,N5241B,N5225B,P502XB 系列,N5249B,872XE,8714B,N9950A,8714C,N338XA,E5080B,E5080A,M937XA,N9918B,4194A,PXI VNA,85541B,N9951A,N1930XB,S97011B,N5242B,N5230A,8753E,P93XXB,N5230C,3577B,P937XA,8753C,P937XB,8753D,8753A,N524X,8753B,N522XA,8713C,N522XB,8713B,872XC,8510X,872XD,872XA,4395A,872XB,P502XB,P502XA,E5063A,8714ET,8714ES,PNA-L 系列,PNA 系列,N5231B,8530A,N5295AX,N5239B,N5227B,85309B,E835XA,E5070B,E5070A,N9916B,3577A,4192A,S94050B,N991XB,S96011B,N991XA,N5232B,P93XX,E836XC,N5244B,E836XB,N522X,S94051B,N9917B,PXI VNA 系列,N5221B,PNA-X,N9914B,PNA-L,N5245B,FIELDFOX 系列,8719E,8719C,8719D,E836XA,8719A,8719B,E5072A,N992XA,872XET,872XES,8712ET,N5290A,8712ES,N9915B,P500XB,P502XA 系列,N5234B,P500XA,P50XX,N5222B,N5253EX,N524XA,N524XB,M981XAS,N526BA,E5071C,E5071B,E5071A,ENA,85320B,85320A,8360B,N9952A,N5291A,N5251A,8753,N5247B,8510A,8752B,N5235B,8752C,8510C,N99XXA,S95011B,N1501A,8510B,8752A,N99XXB,8712B,8712C,N5293AX,S93011B,ENA 系列,8753 系列,E5062A,N5292A,8753ET,8753ES,N5252A,N5264B,N9913B,P938XB,8751A,N5224B,8711C,8711A,N523XA,8711B,N523XB,PNA-X 系列,M980XA,FIELDFOX,P50XXA,P50XXB,E5061B,8719ES,E5061A,8719ET,4195A

2021年10月11日 - KEYSIGHT - 商品及供应商介绍

Keysight E5081A ENA-X矢量网络分析仪，集多种测量功能，可完整验证有源器件性能

全新的Keysight E5081A ENA-X矢量网络分析仪集多种测量功能于一台仪器中，以更快的速度、更大的灵活性、更低的成本进行有源器件全面的表征。

2024-06-14 - 产品

【选型】Keysight（是德科技）网络分析仪产品选型指南（中文）

目录- 网络分析仪产品简介通用网络分析仪 ENA和精简系列USB矢量网络分析仪 PNA系列矢量网络分析仪多端口测试仪/射频和微波固态开关/PXI多端口网络分析仪 PNA毫米波系统手持式微波分析仪

型号- M9165B,N5221B,PNA-X,N5241B,N9914B,N5225B,N5245B,N5249B,N9950A,E5080B,E5080A,E5092A,E5072A,N9918B,N9951A,N5290A,N5242B,P916XB,P937XA,P916XA,N5234B,N5222B,M9808A,M9804A,P502XA,E5071C,E5063A,M9375A,P937XA 系列,PNA-L 系列,N9952A,N5231B,PNA 系列,P9165B,P9375A,N5247B,N5235B,N5239B,N5227B,P9370A,M9164B,P9164B,N5232B,N9913B,N5224B,P5008A,N5244B,M9019A,N529XA,PNA-X 系列,M980XA,P50XXA,P5024A,P5028A,E5061B

2020年9月11日 - KEYSIGHT - 选型指南

【经验】矢量网络分析仪E5063A的参考线设置功能与作用介绍

对于天线生产来说，天线端口的VSWR测试是必须的，根据测试得到的数据来判断是否满足要求。如果每次都通过眼睛读数据，第一是费事，第二是对大量生产来说费时。对于这个问题，Keysight的矢量网络分析仪E5063A提供一个参考线设置的功能来解决这个问题，根据文中的步骤，我们就可以设置参考测试线。

2019-09-29 - 设计经验

E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案，具有出色的测量性能，有助于提高测试吞吐量

E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案。E5071C矢量网络分析仪具有出色的测量性能，有助于提高测试吞吐量，尤其是与E5092A多端口测试仪配合使用时，可以大幅提高生产能力。灵活的多端口设置可以显著缩短测试时间。TDR测量原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器，它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。

2024-05-31 - 产品

E5080B ENA系列矢量网络分析仪

描述- 本资料详细介绍了Keysight E5080B ENA系列矢量网络分析仪（VNA）的配置、选项、附件和兼容外围设备。资料涵盖了测试集选项、频谱分析硬件、内部偏置T型接头、硬件选项、应用软件、校准选项和附件。此外，还提供了关于脉冲调制硬件、高稳定性时间基准、内部偏置T型接头、模拟输入和输出、设备测试I/O、应用I/O、E5092A可配置多端口测试集、电缆和适配器选项、测量附件、校准套件、波导测量、1.85 mm、2.4 mm、K型连接器（2.92 mm）、3.5 mm或SMA连接器、N型连接器和7 mm连接器的详细信息。

型号- 85133E,85133D,E5080B-172,85052B,11878A,85133F,85052C,N4690,N4421B-K67,85052D,85133H,E5080B-175,85090,85092C,N4693D,N4421AK20,E5080B-290,N7553A,E5092A-1A7,E5080B,E5080B-4N0,N6315A,E5080B-A6J,E5080B-4N2,KS8400A,85133C,85134F,N7552A,85134E,11853A,85053B,85134H,N7550,85033E-400,E5080B-442,E5080B-440,S96025A,85093C,N4694D,K11644A,85032F-100,85032F-500,N6314A,E5080B-4M2,Q11644A,E5080B-4M0,85054B,11525A,85054D,N4430,S94702A,N7555A,E5092A-20C,E5080B-1A7,E5080B-2D0,E5080B-2L0,E5080B-4P2,S96011A,E5080B-4P0,U11644A,E5092A-A6J,E5080B-460,P11644A,S96007A,85033E-300,11524A,E5080B-182,E5080B-462,N4696D,E5080B-181,11904C,11904D,11904A,11904B,N7554A,E5092A-20B,S96090A,S96010A,S96086A,11904S,85055A,E5080B-2K0,E5080B-097,85056D,E5080B-492,E5080B-096,E5080B-095,E5080B-490,E5080B-094,85032F,E5080B-098,N755XA,E5080B-093,N4697J,E5080B-092,N4697K,E5080B-091,E5080B-090,E5080B-1CP,E5080B-1CM,R11644A,N4431D,E5080B-2N0,85056A,E5080B-240,S96029A,85033E,85130D,85130C,E5092A-020,85130F,85130E,E5080B-120,85130G,S94701A,85032F-300,85033E-200,N4690D,E5080B-2M0,S96084A,85057B,N7551A,85131C,85056KE01,85131E,85131D,E5080B-2P0,85050B,85131F,85050C,85050D,85131H,N4691D,X11644A,E5080B-4D2,E5092A-1CP,E5080B-4D0,E5092A-09B,E5092A-1CN,E5092A-1CM,E5080B-4L2,85058B,E5080B-4L0,E5092A-09A,85056KE02,S96083A,85058E,85033E-500,E5080B-140,E5080B-260,N7550A,85051B,N4419AK20,Z5623A-K20,E5080B-022,E5080B-021,85032F-200,N4692D,85033E-100,85058V,E5080B-4K2,E5080B-1E5,E5080B-XXX,E5092A-08C,K281C,E5080B-4K0,S96082A

November 14, 2019 - KEYSIGHT - 用户指南