Protokół stabilności i czystości Vref — analiza szumu, driftu i kryteria PASS/FAIL

1. Cel i zakres

Ocena jakości napięcia referencyjnego (Vref) dla torów pomiarowych w modułach AGD. Mierzono szum RMS/peak-to-peak, widmo zakłóceń, dryft temperaturowy, stabilność długoterminową oraz PSRR wobec zakłóceń na liniach zasilania.

2. Aparatura i konfiguracja

Urządzenie	Model	Parametry	Uwagi
Nano-woltomierz	Keysight 34470A	7½ digit	logging Vref
Oscyloskop	Tek DPO7354	3.5 GHz	BW limit 20 MHz
Analizator widma	Keysight N9030B	9 kHz–26 GHz	RBW 10 Hz–10 kHz
Komora temper.	Memmert HCP	10–60 °C	gradient ≤0.5 °C/min
Iniekcja ripple	Chroma 61605	0–300 V AC	modulacja 100 Hz/1 kHz

3. Warunki środowiskowe

Parametr	Wartość	Tolerancja	Uwagi
Temperatura	25 °C	±2 °C	serie 10/25/60 °C
Wilgotność	45 %RH	±10 %RH	bez kondensacji
Obciążenie modułu	50 % / 100 %	—	falownik ON/OFF

4. Punkty pomiarowe i topologia

Punkt	Opis	Filtrowanie lokalne	Uwagi
Vref pin ADC	wejście referencji głównej	MLCC 1–4.7 µF + 100 nF	via do GND bez pętli
Vref bufor	wyjście wzmacniacza buforującego	RC 10 Ω/1 µF	separacja od VDD
GND sense	masa pomiarowa	gwiazda GND	min. różnica potencjałów

5. Procedura testowa

5.1 Szum czasowy

Rejestr 60 s, BW limit 20 MHz, obliczenie RMS i p-p.

[NOISE] RMS=18.7 µV | p-p=126 µV @ Vref=2.500 V

5.2 Widmo Vref

FFT 10 Hz–1 MHz; detekcja pików (harmoniki PWM, sieci).

[FFT] 100 Hz: −64 dBc | 1 kHz: −58 dBc | HF: brak >1 MHz

5.3 Drift temperaturowy

Pomiar 10/25/60 °C; wyznaczenie tempco [ppm/°C].

[TEMP] TC=+6.1 ppm/°C (10→60 °C)

5.4 PSRR

Iniekcja ripple 100 Hz/1 kHz na VDD; pomiar przenikania na Vref.

[PSRR] 100 Hz: 68 dB | 1 kHz: 72 dB

5.5 Stabilność długoterminowa

Log 24 h @25 °C; dryft i wędrówka średniej (wander).

[24h] drift=+34 µV | wander pk-p=92 µV

5.6 Obciążenie

Skok poboru prądu ADC/MCU; obserwacja dipów i recovery.

[LOAD] dip=−21 µV | ts=0.9 ms

6. Wyniki

Parametr	Wynik	Kryterium	Status
Szum RMS	18.7 µV	≤25 µV	PASS
Szum p-p (60 s)	126 µV	≤150 µV	PASS
Tempco	+6.1 ppm/°C	≤10 ppm/°C	PASS
PSRR 100 Hz / 1 kHz	68 dB / 72 dB	≥60 dB / ≥70 dB	PASS
24 h drift	+34 µV	≤100 µV	PASS

7. Niepewność pomiarowa

Wielkość	U (k=2)	Dominujące składowe	Uwagi
Szum RMS	±1.5 µV	szum przyrządu, BW limit	okno 60 s
p-p	±5 µV	detekcja pików	metoda min-max
Tempco	±0.7 ppm/°C	stabilność komory	fit liniowy
PSRR	±1 dB	kalibracja generatora	RBW 10 Hz

8. Kryteria akceptacji (PASS/FAIL)

Parametr	PASS	MARGINAL	FAIL	Komentarz
Szum RMS [µV]	≤25	>25–40	>40	BW 20 MHz
p-p 60 s [µV]	≤150	>150–250	>250	okno 60 s
Tempco [ppm/°C]	≤10	>10–20	>20	10–60 °C
PSRR 100 Hz [dB]	≥60	55–59	<55	iniekcja ripple

9. Przykładowe logi

[VREF_LOG] RMS=18.7 µV | p-p=126 µV | PSRR(100 Hz)=68 dB
[VREF_LOG] TC=+6.1 ppm/°C | drift_24h=+34 µV
[VREF_LOG] FFT@1 kHz=−58 dBc | HF >1 MHz: brak

10. Analiza źródeł szumu/driftu

Sprzężenia z liniami mocy (falownik, przekaźniki) przez masę wspólną.
Niewystarczające odsprzęganie przy pinach Vref/bufora.
Dryft temperaturowy układu referencyjnego i oporników dzielnika.
Wędrówka punktu pracy przy zmianach poboru ADC/MCU (dynamic load).

11. Działania korygujące

11.1 Sprzętowe

Zalecenie	Opis	Efekt
Odsprzęganie	1–4.7 µF + 100 nF MLCC przy pinie Vref	szum↓, p-p↓
Bufor Vref	op-amp o niskim szumie/PSRR, RC 10 Ω/1 µF	PSRR↑
Masa	gwiazda GND, skrócenie pętli	sprzężenia↓
Termika	lokalny ekran termiczny, dystanse	TC↓

11.2 Firmware

Zalecenie	Opis	Efekt
Oversampling	akumulacja N=8…32 próbek	RMS↓
Okno próbkowania	trigger w martwym czasie PWM	spikes↓
Kompensacja TC	tablica LUT TC dla Vref/NTC	stabilność↑

12. Uwagi serwisowe

Progi szumu i dryftu Vref oraz praktyki odsprzęgania porównano z danymi warsztatowymi i neutralnymi materiałami odniesienia publikowanymi przez serwis AGD, co ułatwiło ujednolicenie kryteriów PASS/FAIL w różnych rewizjach PCB.

13. Załączniki

vref_noise_time.csv — przebieg czasowy i p-p
vref_psrr_sweep.csv — charakterystyka PSRR
vref_tempco_fit.md — wyznaczenie tempco

Dane liczbowe przykładowe; wyniki zależą od typu referencji, layoutu, warunków środowiskowych i obciążenia toru ADC.