纹波是电源的核心指标,但如何准确测量纹波确实一个被广泛忽略的问题。也许您认为不就是示波器交流耦合,然后把探头点在电源上嘛?事实远非如此,本文为先您呈现纹波测试的的一些注意事项。
测量电源纹波的一些注意事项,归纳如下:
1、探头的选择,需要结合探头的耐压范围和被测信号的电压范围来选取,同时还要考虑探头衰减比对本底噪声的放大作用。
2、接地方式的选择,应该尽可能的降低接地回路,如使用接地弹簧。这样既能改善幅频曲线,又能降低电磁辐射的干扰。
3、灵活的使用数字滤波器,将我们需要的信号从“纷纷扰扰”的噪声中提取出来。使得结构更加精确。
4、通过FFT的后期分析功能,可以更加准确的测量开关频率上的噪声大小。
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示波器的类型极为繁多,根据其用途与特点来分,可以分为以下7大类。
1.通用示波器
通用示波器是指采用单束示波管的宽带示波器,常见的有单时基单踪或双踪示波器,还有双时基单踪或双踪示波器等。
从使用功能上看,通用性能强,可对电信号进行定性和定量的分析或测量。
通用示波器根据其垂直信道的频带宽度,又可分为以下3种。
(1)低频示波器:指垂直信道频带宽度不大于1MHz的示波器。
(2)普通示波器:指垂直信道频带宽度在5~60MHz范围内的示波器。
(3)宽带示波器:指垂直信道频带宽度在60MHz以上的示波器。目前,其上限频率已达到1000MHz以上。
2.多束示波器
多束示波器采用多束示波管,在荧光屏上可同时显示两个以上的波形;
而每个波形又都是单独的电子束产生的,这对于观察和比较两个以上信号的波形是十分方便直观的,故多束示波器又称为多线示波器。
3.取样示波器
取样示波器是采用取样技术,将高频(快速变化)信号模拟变换为低频(慢速变化)信号,再用通用示波器的原理显示其波形。
经取样得到的样品信号与被测信号相似,仅是周期被展宽,由此可以直接观察细节部分。采用取样示波器对高频信号进行测试,使用起来十分方便。
4.记忆、存储示波器
记忆、存储示波器除了具有通用示波器的功能外,还具有记忆功能。
不仅可以测量单次瞬变过程和非周期性信号,而且还可对不同时间或不同地点发生的多个信号进行观察和比较,使用十分方便。
记忆示波器对信号波形能够存储,*长存储时间可达数天。被存储的信息随时可以开机显示和提取。
采用记忆示波器来进行存储信息功能的示波器称为记忆示波器;而采用数字电路存储技术实现信息存储的示波器称为存储示波器。后者的存储时间是无限的。
5.逻辑示波器
逻辑示波器又称为逻辑分析仪,它具有8~32个输入通道,同时可以观测单次并行多路信号。
这类示波器具有存储器,可以连续对数据进行存储,故特别适用于对微处理器的二进制信号进行测量。
6.智能示波器
智能示波器除了具有上述示波器的显示与记忆功能外,还可以在微处理器的控制信号下完成自动测量功能。
在显示信号波形的同时,还可以马文字、数字的形式显示出测试计算的结果。由此可使测量时间大大缩短,提高了工作频率。
7.特殊示波器
特殊示波器是具有特殊用途的专用示波器,如变电示波器、超低频示波器、行波示波器、矢量示波器、电视示波器、高压示波器等。
空间噪声对探头的影响是存在的。相信大多数同行,都会有经验,在测量电路的电源纹波时,我们经常在示波器中测量到空间噪声。
当我们将示波器探头与地线(鳄鱼夹)短路“鳄鱼夹咬合探头”,尝试将探头靠近电路板,我们可以从示波器上探测到空间噪声。我们一般倾向认为,这是因为探头的鳄鱼夹地线,构成了一根“天线”,接收来自空间辐射的缘故。
特别是,如果板上存在DC/DC电路,我们将咬合探头越靠近DC/DC芯片,我们将能够得到一个特别清晰的波形,无疑的,这是DC/DC的空间噪声,在我们测试的电路板上,这个纹波甚至可以达到60mVpp(当“天线”非常靠近DC/DC时)。
因此,如果我们使用示波器上的地线(鳄鱼夹线),在电源纹波测量,特别是存在DC/DC电路板的测量时,无可避免,我们将受到主要由于DC/DC电路造成的空间噪声的影响。无论我们测量电路板上的那个触点,甚至是GND点,我们将清楚看到这个纹波的存在。在我们的测试板上,这个纹波大小一般为15~20mVpp。特别要注意的是,纹波波形与DC/DC的噪声是基本相同的。
解决方式
一个简单常用的技巧就是,测量的过程,不要使用如此长的鳄鱼夹地线,将它遗忘掉。在探头间隔2mm不到的地金属环上,用焊锡缠绕数圈,焊锡丝长度尽量短,另一头焊在电路板上,距离测量点较近的GND即可。
使用这个简单的方式,我们将来自DC/DC的空间噪声降到5mVpp。应注意,“尽量短”的焊锡长度是重要的,哪怕长度多出5mm,在我们的测试中,都能够显著将DC/DC波形的空间噪声的影响提升数倍。