示波器測(cè)量電源紋波及噪聲的實(shí)操方案

在測(cè)試電源波形的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些上下波動(dòng)的現(xiàn)象，有人說(shuō)這是紋波，有人說(shuō)這是噪聲，那到底是什么呢？

一、紋波？噪聲？

      為了弄懂這個(gè)問(wèn)題，我們首先得明白什么是紋波，什么是噪聲。

      紋波是由于直流穩(wěn)定電源的電壓波動(dòng)而造成的一種現(xiàn)象，因?yàn)橹绷鞣€(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓、濾波等環(huán)節(jié)而形成的，由于濾波不全面，就會(huì)遺留交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱(chēng)之為紋波。

       電源紋波能影響設(shè)備性能和穩(wěn)定性，進(jìn)而會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通常來(lái)說(shuō)，更加昂貴的線性直流電源紋波小，而經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的開(kāi)關(guān)電源紋波大，所以也更需要關(guān)注相關(guān)參數(shù)。

       紋波的危害主要有以下幾點(diǎn)：首先，紋波會(huì)導(dǎo)致電器上產(chǎn)生諧波，還會(huì)降低電源的使用效率。高頻電源紋波可能會(huì)產(chǎn)生浪涌電壓或電流，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，加速設(shè)備老化。電源紋波也會(huì)干擾電路的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致其無(wú)法正常工作，還會(huì)帶來(lái)噪聲干擾，從而影響信號(hào)的測(cè)量，甚至?xí)p壞設(shè)備。

       噪聲則與紋波不一樣，不呈周期性的變化。它的產(chǎn)生原因有兩種，一種是電源自身產(chǎn)生的；另一種是外界電磁場(chǎng)的干擾（EMI），它能通過(guò)輻射進(jìn)入電源。它可能導(dǎo)致設(shè)備性能下降，對(duì)靈敏的電子元件和信號(hào)傳輸有干擾，可能會(huì)產(chǎn)生雜音、圖像不清晰、通信干擾等問(wèn)題。

二、測(cè)量準(zhǔn)備

       我們以一個(gè)開(kāi)關(guān)電源的電路板為例，這個(gè)電路板通電后可以輸出6.5V的電壓。

       如果想要測(cè)量電源紋波和噪聲，示波器是很常用的設(shè)備，而合適的示波器設(shè)置、測(cè)量方法是保證正確測(cè)量精準(zhǔn)的關(guān)鍵。

       示波器測(cè)量電源紋波及噪聲的實(shí)操方案,首先，由于紋波和噪聲幅度都比較小，所以我們需要一臺(tái)精度高的示波器，這次我們選擇了SDS800XHD12bit示波器來(lái)作為測(cè)試示例。

       在紋波和噪聲測(cè)量時(shí)，還需要對(duì)探頭進(jìn)行改裝：拔去探頭的探鉤和接地線，為探頭換上接地環(huán)。

       如果使用了接地線，由于開(kāi)關(guān)電源的切換會(huì)在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長(zhǎng)地線又恰好相當(dāng)于一根天線，會(huì)把空間的電磁干擾引入到紋波當(dāng)中，造成紋波、噪聲的測(cè)量值虛高。

        比較重要的一步是將探頭的檔位調(diào)節(jié)至x1檔位。這一舉措的目的在于降低噪聲影響。因?yàn)殡娫醇y波、噪聲的幅值一般都比較小，如果設(shè)置為10:1的話，信號(hào)衰減十倍進(jìn)入儀器，再通過(guò)數(shù)字計(jì)算放大十倍，這個(gè)過(guò)程會(huì)放大很多噪聲，從而導(dǎo)致紋波測(cè)量值偏高。

        隨后，我們將示波器的通道耦合設(shè)置為“交流耦合"，濾除信號(hào)本身直流分量，減小高頻噪聲，測(cè)量前的準(zhǔn)備就基本完成了。

三、紋波測(cè)量

      在紋波測(cè)試中，需要進(jìn)行“帶寬限制"設(shè)置，將示波器的帶寬限制在20 MHz。這一操作主要是為了避免數(shù)字電路的高頻噪聲影響紋波的測(cè)量，盡量保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

      在設(shè)置完帶寬后，接上探頭，調(diào)整垂直幅度檔位至10 mV/div，就能看見(jiàn)紋波的形狀了。

      此時(shí)，我們還可以打開(kāi)示波器的“測(cè)量"功能，在測(cè)量紋波時(shí)，我們較為關(guān)注“峰峰值"和“均方根（RMS）"，打開(kāi)測(cè)量這兩個(gè)類(lèi)目，可以得到示例的電源板的紋波在該次測(cè)量結(jié)果為：峰峰值20 mV，均方根2.6 mV。

四、噪聲測(cè)量

       噪聲測(cè)試和紋波測(cè)試不同，不需要額外進(jìn)行“帶寬限制，以確保獲得真實(shí)的噪聲情況。

       對(duì)電源板接上探頭，探頭測(cè)量的位置可以是芯片引腳，也可以在輸出引腳。

       有很多網(wǎng)上的資料說(shuō)，在芯片引腳上進(jìn)行測(cè)量更有意義，但其實(shí)這并不特別準(zhǔn)確。具體在哪端測(cè)，要看關(guān)注的東西。如果關(guān)注電源板的性能，在輸出引腳測(cè)比較合適。如果關(guān)注芯片供電端的情況，在芯片引腳測(cè)更為合適。測(cè)出來(lái)的結(jié)果受走線上等效、寄生電感電容和有效接收天線等情況影響，略有區(qū)別。

       在這里，我們以芯片引腳作為測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行電源噪聲測(cè)量，以獲得自己想要的結(jié)果。

五、總結(jié)

      在進(jìn)行紋波、噪聲測(cè)量時(shí)，要選取合適的設(shè)備，也要進(jìn)行合理的示波器、探頭設(shè)置。雖然整個(gè)操作過(guò)程很簡(jiǎn)單，但仍有很多重點(diǎn)需要關(guān)注。