紋波是電源的核心指標,但如何準確測量紋波確實一個被廣泛忽略的問題。也許您認為不就是示波器交流耦合,然后把探頭點在電源上嘛?事實遠非如此,本文為先您呈現紋波測試的的一些注意事項。
測量電源紋波的一些注意事項,歸納如下:
1、探頭的選擇,需要結合探頭的耐壓范圍和被測信號的電壓范圍來選取,同時還要考慮探頭衰減比對本底噪聲的放大作用。
2、接地方式的選擇,應該盡可能的降低接地回路,如使用接地彈簧。這樣既能改善幅頻曲線,又能降低電磁輻射的干擾。
3、靈活的使用數字濾波器,將我們需要的信號從“紛紛擾擾”的噪聲中提取出來。使得結構更加精確。
4、通過FFT的后期分析功能,可以更加準確的測量開關頻率上的噪聲大小。
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示波器的類型極為繁多,根據其用途與特點來分,可以分為以下7大類。
1.通用示波器
通用示波器是指采用單束示波管的寬帶示波器,常見的有單時基單蹤或雙蹤示波器,還有雙時基單蹤或雙蹤示波器等。
從使用功能上看,通用性能強,可對電信號進行定性和定量的分析或測量。
通用示波器根據其垂直信道的頻帶寬度,又可分為以下3種。
(1)低頻示波器:指垂直信道頻帶寬度不大于1MHz的示波器。
(2)普通示波器:指垂直信道頻帶寬度在5~60MHz范圍內的示波器。
(3)寬帶示波器:指垂直信道頻帶寬度在60MHz以上的示波器。目前,其上限頻率已達到1000MHz以上。
2.多束示波器
多束示波器采用多束示波管,在熒光屏上可同時顯示兩個以上的波形;
而每個波形又都是單獨的電子束產生的,這對于觀察和比較兩個以上信號的波形是十分方便直觀的,故多束示波器又稱為多線示波器。
3.取樣示波器
取樣示波器是采用取樣技術,將高頻(快速變化)信號模擬變換為低頻(慢速變化)信號,再用通用示波器的原理顯示其波形。
經取樣得到的樣品信號與被測信號相似,僅是周期被展寬,由此可以直接觀察細節(jié)部分。采用取樣示波器對高頻信號進行測試,使用起來十分方便。
4.記憶、存儲示波器
記憶、存儲示波器除了具有通用示波器的功能外,還具有記憶功能。
不僅可以測量單次瞬變過程和非周期性信號,而且還可對不同時間或不同地點發(fā)生的多個信號進行觀察和比較,使用十分方便。
記憶示波器對信號波形能夠存儲,*長存儲時間可達數天。被存儲的信息隨時可以開機顯示和提取。
采用記憶示波器來進行存儲信息功能的示波器稱為記憶示波器;而采用數字電路存儲技術實現信息存儲的示波器稱為存儲示波器。后者的存儲時間是無限的。
5.邏輯示波器
邏輯示波器又稱為邏輯分析儀,它具有8~32個輸入通道,同時可以觀測單次并行多路信號。
這類示波器具有存儲器,可以連續(xù)對數據進行存儲,故特別適用于對微處理器的二進制信號進行測量。
6.智能示波器
智能示波器除了具有上述示波器的顯示與記憶功能外,還可以在微處理器的控制信號下完成自動測量功能。
在顯示信號波形的同時,還可以馬文字、數字的形式顯示出測試計算的結果。由此可使測量時間大大縮短,提高了工作頻率。
7.特殊示波器
特殊示波器是具有特殊用途的專用示波器,如變電示波器、超低頻示波器、行波示波器、矢量示波器、電視示波器、高壓示波器等。
空間噪聲對探頭的影響是存在的。相信大多數同行,都會有經驗,在測量電路的電源紋波時,我們經常在示波器中測量到空間噪聲。
當我們將示波器探頭與地線(鱷魚夾)短路“鱷魚夾咬合探頭”,嘗試將探頭靠近電路板,我們可以從示波器上探測到空間噪聲。我們一般傾向認為,這是因為探頭的鱷魚夾地線,構成了一根“天線”,接收來自空間輻射的緣故。
特別是,如果板上存在DC/DC電路,我們將咬合探頭越靠近DC/DC芯片,我們將能夠得到一個特別清晰的波形,無疑的,這是DC/DC的空間噪聲,在我們測試的電路板上,這個紋波甚至可以達到60mVpp(當“天線”非常靠近DC/DC時)。
因此,如果我們使用示波器上的地線(鱷魚夾線),在電源紋波測量,特別是存在DC/DC電路板的測量時,無可避免,我們將受到主要由于DC/DC電路造成的空間噪聲的影響。無論我們測量電路板上的那個觸點,甚至是GND點,我們將清楚看到這個紋波的存在。在我們的測試板上,這個紋波大小一般為15~20mVpp。特別要注意的是,紋波波形與DC/DC的噪聲是基本相同的。
解決方式
一個簡單常用的技巧就是,測量的過程,不要使用如此長的鱷魚夾地線,將它遺忘掉。在探頭間隔2mm不到的地金屬環(huán)上,用焊錫纏繞數圈,焊錫絲長度盡量短,另一頭焊在電路板上,距離測量點較近的GND即可。
使用這個簡單的方式,我們將來自DC/DC的空間噪聲降到5mVpp。應注意,“盡量短”的焊錫長度是重要的,哪怕長度多出5mm,在我們的測試中,都能夠顯著將DC/DC波形的空間噪聲的影響提升數倍。