示波器是测量电源纹波和电源噪声的必备工具,但在实际的测量中,如何选择合适的带宽呢,下面就给大家说说。
带宽是示波器的较为重要的一个指标,理论上来说,只要带宽覆盖被测信号能量的99.9%,测量的误差可以小于3%,即是合适的带宽。因此,业界也存在着多个带宽选择法则,例如:5倍法则、三倍正弦波频率、 1.8倍法则 、1/3法则。针对不同的测量信号和测量要求适用不同的法则。
根据上升时间和带宽的关系,似乎可以得出结论,带宽越高,测量的误差越小。
但实际上,具体的应用中并非如此。因为,示波器毕竟不是一个理想的仪器,测量系统本身有噪声。这些噪声包括放大器的噪声, ADC的噪声,有源探头的噪声,探头地线感应的空间辐射噪声及地环路耦合的传导噪声从信噪比的角度理解,只有当被测信号的能量 远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的 时候即信噪比足够大的时候,选择的带宽才是 合适的。
电源纹波测量的带宽选择取决于电源开关管的上升时间,测量纹波的带宽等于测量开关管的带宽 。一般功率小的电源开关频率可以达到1MHz甚至更大,对应的开关管的上升时间越小。功率大的电源开关管开关频率小,只有100KHz甚至更小,上升时间大。但是多数开关管MOSFET上升时间达100ns。即使开关管上升时间只有30ns,1/3的上升时间也有10ns,而100MHz的示波器的上升时间只有3.5ns。因此,用100MHz带宽示波器测量开关电源的开关管是足够的。事实上,很少有开关管上升时间只有30ns的,限制带宽到20MHz就足够了。这也是很多人所说的“在测量电源纹波时需要将示波器带宽限制为20MHz”的道理。
仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠。因此,在仪器使用中应注意: 1、通用通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。 2、测量系统-例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电等设备接地线必须与公共地(大地)相连。 3、TDS200/TDS1000/TDS2000系列数字示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号-信号地就是大地,信号端输出幅度小于300VCATII)信号的波形。绝对不能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉。) 4、通用示波器的外壳,信号输入端BNC插座金属外圈,探头接地线,AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地信号测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。 5、用户如须要测量(开关电源初级,控制电路)、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时,必使用DP100高压隔离差分探头。 除此之外,热电子仪器还要避免频繁开机、关机,并且关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关。