电源纹波和噪声是典型的小信号，其测试的重要性和意义在很多文章中都有论述，在本文前言也有提及。
事实上基于今天电路集成度的大规模提高和SoC的广泛应用，很多高速串行信号完整性测试中的问题，最终根本原因就是电源和时钟的问题，因为今天电子系统的硬件研发主要任务演变成部分核心集成电路，PCB，连接器和电源及时钟等部件的集成。因此近些年来，业界对PI的问题非常重视。
N7020A/N7024A即为Keysight专门为电源纹波和噪声测试用探头，该探头具有最高2GHz/6GHz带宽。
根据前面所描述的注意事项和技巧说明，N7020 / N7024A 探头具备接近1:1的衰减比例，可以最大保真度地将信号输送给示波器前端。另外本身还具有±24V/±15V的垂直偏移设置能力。
N7020A 探头特别适于今天频率越来越高的电源纹波小信号测试，另外 N7020A 最高2GHz带宽适用于传统的高速并行总线如 DDR3/4 等标准的同步切换噪声 (SSN) 或地弹 (Ground Bounce) 测试，N7024A 的 6GHz 带宽则适用于当前的高速串行总线数据传输时的切换噪声 (Switching Noise)，比如PCIE3.0 (8Gbps)及 USB3.1 (10GBps) 等，是目前业界带宽指标最高的电源纹波和噪声测试探头。
N7020A 可以用于 Keysight 3000T / 4000X / 6000X / MXR 系列低中端示波器产品。N7024A 则适用于Keysight S / MXR / V/ Z / UXR 系列中高端示波器， N7024A 填补了业界在中高端示波器上进行高频电源切换噪声测试的空白。
图1 N7020A(白色)/N7024A(黑色)探头
和N7021A焊接前端示意图
N7020A除了提供高达2GHz带宽的N7021A焊接连接方式外，还提供了方便灵活的N7023A附件如下图示：
该附件组件提供了多种灵活的连接方式，如传统的探头针尖和短弹簧地针点测，以及双列直插连接和贴片器件夹，分别如下图左中右所示。经实际工程检验贴片器件夹最小可0201封装贴片器件。
配合晚近发布的N7024A探头，Keysight还推出了N7032A/N7033A带宽分别达到4GHz/5GHz的点测前端：
图4 N7032A/N7033A 4GHz/5GHz电源噪声点测前端
N7032A点测前端可以方便地对0805和0603封装的器件进行探测，N7033A前端则可以方便地探测0402和0201封装器件。特别说明的是，N7032/N7033A不仅可以用于N7024A还可用于N7020A。
除了纹波和噪声之类的电压小信号，对电池续航能力的追求驱动着终端系统对各种模式下的耗电电流需要进行精确的测量。
比如下图，一个典型的智能手机各种模式的工作电流变化。在发送信号时的电流可能达到1-2A，而在待机状态的电流则低达亚mA级别,在这里，不仅存在小电流信号测试的灵敏度或分辨率问题，而且需要解决信号的巨大的动态范围对于测试设备的挑战，当然对于常规的霍尔效应的电流探头是极大的挑战。
比如Keysight近年推出的基于霍尔效应的新款的最高带宽150MHz的电流探头 N7026A，最小灵敏度达 1mA / Div，即使针对小电流信号绕10圈线可以达到0.1mA的灵敏度也不能满足上图智能手机待机电流的测试需求。
图6 N7026A 最高1mA/Div灵敏度的电流探头
针对此类测试需求，Keysight还推出了高灵敏度高动态范围的小电流探头N2820A/N2821A：
图7 N2820A(左)/N2821(右)
高灵敏度、高动态范围小电流探头
N2820A为双通道接入示波器，N2821A为单通道接入不带二级电缆或全局信号通道接入。其原理和架构如下图示，基于欧姆定律，在被测信号环路中插入一个 RS —敏感的精密电阻，示波器会根据其上面的电压信号波动和电阻关系得到电流波形。
N2820A/N2821A探头使用100m Ω敏感电阻时，最小可以测试50uA电流，最大可以测试到5A电流。小信号测量的放大通道带宽达500KHz，全局信号通道带宽3MHz。
下图展示的就是N2821A电流探头测量，通道2用Secondary Cable无源电缆接入，展示的是全局信号观测，同时观测到正常工作模式和待机状态电流信号，通道1是高灵敏度放大观测专门测量待机时的小电流信号。
如果插入的敏感电阻为1Ω，那么N2820A/N2821A探头也可以用于测量小电压信号。
基于示波器，采用近场探头还可以进行EMI/EMC诊断调试。Keysight可以提供N9311X RF/Microwave探头附件。
图19 N9311X RF/Microwave近场探头
采用上述近场探头拾取信号后，通常可以采用示波器的FFT数学运算分析来检测EMI频点。如果EMI是偶发信号，FFT还能捕获得到么？留待最后一期文章给出答案。
以上就是本期针对一些典型小信号测量的介绍，包括对设备的要求，测试的一些技巧和注意事项以及专门的测试探头。
事实上小信号种类庞杂，与一般的数字信号相比无规律可循，因此在实际的测量工作中，需要根据实际情况而定。但是根本宗旨是如何提高测量中的信噪比也即如何降低测量中引入的各种噪声，最终得到真实的信号。
