今天的電子電路（比如手機(jī),、服務(wù)器等領(lǐng)域）的切換速度,、信號(hào)擺率比以前更高,，同時(shí)芯片的封裝和信號(hào)擺幅卻越來越小，對(duì)噪聲更加敏感,。因此,，今天的電路設(shè)計(jì)者們比以前會(huì)更關(guān)心電源噪聲的影響。實(shí)時(shí)示波器是用來進(jìn)行電源噪聲測(cè)量的一種常用工具,，但是如果使用方法不對(duì)可能會(huì)帶來完全錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果,，筆者在和用戶交流過程中發(fā)現(xiàn)很多用戶的測(cè)試方法不盡正確，所以把電源紋波噪聲測(cè)試中需要注意的一些問題做一下總結(jié),，供
大家參考,。
       由于電源噪聲帶寬很寬，所以很多人會(huì)選擇示波器做電源噪聲測(cè)量,。但是不能忽略的是,，實(shí)時(shí)寬帶數(shù)字示波器以及其探頭都有其固有的噪聲。如果要測(cè)量的噪聲與示波器和探頭的噪聲在相同數(shù)量級(jí),，那么要進(jìn)行精確測(cè)量將是非常困難的一件事情,。

       + ——>     

                       probe   ——>   Attenuator ——> Amplifier ——>   A/D converter

GND ——>

                        Probe Noise                                                                Noise               

示波器的主要噪聲來源于２個(gè)方面：探頭的噪聲和示波器本身的噪聲。

       所有的實(shí)時(shí)示波器都實(shí)用衰減器來調(diào)整垂直量程,。設(shè)置衰減以后示波器本身的噪聲會(huì)被放大,。比如，當(dāng)不用衰減器時(shí),，示波器的基本量程是５ｍＶ/格,，假設(shè)此時(shí)示波器此時(shí)的底噪聲是５００ｕＶＲＭＳ。當(dāng)把量程改成５０ｍＶ/格時(shí),，示波器會(huì)在輸入電路中增
加一個(gè)１０：１的衰減器,。為了顯示正確的電壓信號(hào)，示波器最后顯示時(shí)會(huì)把信號(hào)再放大１０倍顯示,。因此此時(shí)示波器的底噪聲看起來就有５ｍＶＲＭＳ了,。因此，測(cè)量噪聲時(shí)應(yīng)盡可能使用示波器最靈敏的量程檔,。但是示波器在最靈敏檔下通常不具有足夠的偏置范圍可以把被測(cè)直流電壓拉到示波器屏幕中心范圍進(jìn)行測(cè)試,，因此通常需要利用示波器的ＡＣ耦合功能把直流電平濾掉只測(cè)量ＡＣ成分。

基于同樣的原因,，在電源測(cè)量中也應(yīng)該盡量使用１：１的探頭而不是示波器標(biāo)配的１０：１的探頭,。否則示波器的噪聲也會(huì)被放大。

探頭帶來的噪聲是在在衰減器前面耦合進(jìn)來的,，因此無論衰減比設(shè)置多少,，探頭貢獻(xiàn)的噪聲都是一定的。但是,，在某些不正確的使用方法下,，探頭可能會(huì)帶來額外的噪聲,，一個(gè)典型的例子就是使用長地線。為了方便測(cè)試,，示波器的的無源探頭通常會(huì)使用１５ｃｍ   左右的鱷魚夾形式的長地線,，但是這對(duì)于電源紋波的測(cè)試卻是不適用的，特別是板上存在開關(guān)電源的場(chǎng)合,。由于開關(guān)電源的切換會(huì)在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射,，而示波器探頭的長地線又恰恰相當(dāng)于一個(gè)天線，所以會(huì)從空間把大的電磁干擾引入測(cè)量電路,。一個(gè)簡單的驗(yàn)證方法就是把地線和探頭前端接在一起,，靠近被測(cè)電路（不直接接觸）就可能在示波器上看到比較大的開關(guān)噪聲。因此測(cè)量過程中應(yīng)該使用盡可能短的地線,。    

左右的鱷魚夾形式的長地線,，但是這對(duì)于電源紋波的測(cè)試卻是不適用的，特別是板上存在開關(guān)電源的場(chǎng)合,。由于開關(guān)電源的切換會(huì)在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長地線又恰恰相當(dāng)于一個(gè)天線,，所以會(huì)從空間把大的電磁干擾引入測(cè)量電路,。一個(gè)簡單的驗(yàn)證方法就是把地線和探頭前端接在一起，靠近被測(cè)電路（不直接接觸）就可能在示波器上看到比較大的開關(guān)噪聲,。因此測(cè)量過程中應(yīng)該使用盡可能短的地線,。
       為了減小開關(guān)噪聲的影響，另一種比較好的辦法是使用差分探頭,，通常差分探頭相比單端探頭會(huì)有更高的共模抑制比,，對(duì)于抑制共模噪聲會(huì)有比較好的效果。

最后要注意的一點(diǎn)是,，通常電源測(cè)試都規(guī)定了某個(gè)頻率范圍內(nèi)的紋波和噪聲,，比如２０ＭＨｚ以內(nèi)的，而一般示波器的帶寬都大于這個(gè)要求,，因此測(cè)試時(shí)可以打開示波器的帶寬限制功能,，這對(duì)于減小高頻噪聲也會(huì)有比較好的效果。

總結(jié)一下,，對(duì)于電源紋波噪聲的測(cè)試,，通常需要注意以下幾點(diǎn)：
１、 盡量使用示波器最靈敏的量程檔,；
２,、 盡量使用ＡＣ耦合功能；
３,、 盡量使用小衰減比的探頭,；
４,、 盡量使用探頭的短地線；
５,、 盡量使用差分探頭,；
６、 根據(jù)需要使用帶寬限制功能,；     

1）電路里的紋波噪聲是電路指標(biāo),，相同的電路不同的應(yīng)用就會(huì)有不同的要求，沒有統(tǒng)一的規(guī)定,。用示波器測(cè)試,，就直接接上，但開關(guān)電源的紋波噪聲會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化,，所以,，首先要確定負(fù)載的前提下，測(cè)量紋波噪聲值才有意義,。一個(gè)開關(guān)DC/DC變換器,，輸出的電壓紋波的大小與帶不帶負(fù)載有一定的關(guān)系，一般帶負(fù)載時(shí)會(huì)變大一些,，不帶負(fù)載時(shí)小一些,。這與DC/DC變換器電路的穩(wěn)壓閉環(huán)特性以及輸出濾波時(shí)間常數(shù)因負(fù)載變大而減小有關(guān)。

2）用示波器測(cè)出來的電壓波形,，是DC/DC變換器輸出所有正弦分量的合成波形,，可以用來估計(jì)紋波電壓的大小，不能定量測(cè)量,。而實(shí)際的紋波測(cè)量,，過去用電子管交流毫伏表來測(cè)量，現(xiàn)在可以用數(shù)字萬用表交流檔來測(cè)量,，但都存在帶寬限制產(chǎn)生誤差問題,。因?yàn)橛蒙鲜鰞x表測(cè)量時(shí)，由于帶寬有限不能將所有正弦分量綜合有效值測(cè)出來,，特別是高頻正弦分量衰減很大,，而一般DC/DC變換器輸出主要成分是高頻諧波分量，因此實(shí)際測(cè)量誤差很大,。

3）現(xiàn)在一般使用示波器測(cè)量出DC/DC變換器輸出尖峰毛刺的峰值或峰-峰值來表示紋波,，更具有實(shí)際參考意義。

什么是紋波電壓,？紋波電壓是哪些設(shè)備重要指標(biāo),？如何用示波器觀看紋波電壓？

來源：泛華測(cè)控   

由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份,，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波,。紋波電壓是開關(guān)電源測(cè)試的重要指標(biāo)之一。將示波器的藕合方式設(shè)置為AC檔,，并設(shè)縮放模式為Auto Scale,，此時(shí)讀出來的Vpp值就是紋波電壓的值，通常為mv級(jí),。

用示波器測(cè)量電源紋波,，首先要把示波器的耦合方式切換到交流耦合，將示波器與探頭切換到*1檔,，需要注意的事最好不用探頭上帶的接地線（帶鱷魚夾的線）接電源的“-”端或“地”,，因?yàn)槟菢訒?huì)把外界的干擾耦合到示波器內(nèi)部，造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn),。最好用探頭附件的接地彈簧連接電源的“-”端或“地”,。當(dāng)把直流屏蔽到后，Vpp就是紋波的值,。

如何準(zhǔn)確地測(cè)量電源紋波 轉(zhuǎn)自eet-china

測(cè)量電源紋波本身有一定技巧性,。圖1給出了一個(gè)不當(dāng)使用示波器測(cè)量電源紋波的實(shí)例。在這個(gè)例子中出現(xiàn)了幾個(gè)錯(cuò)誤,，首先是使用了接地線很長的示波器探針,；其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開關(guān)元件；最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感,。其結(jié)果帶來的問題是在測(cè)得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。

在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的,、大電壓和電流信號(hào)波形,，其中包括來自功率變壓器的磁場(chǎng)耦合、來自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)耦合,、以及由變壓器交繞(interwinding)電容產(chǎn)生的共模電流,。

圖1：不當(dāng)?shù)募y波測(cè)量得到糟糕的結(jié)果。

采用正確的測(cè)量技術(shù)可切實(shí)改善紋波測(cè)量的結(jié)果,。首先,，通常會(huì)規(guī)定紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲,，應(yīng)該給用于測(cè)量的示波器設(shè)定合適的帶寬上限,。其次，可以通過摘掉探針的“帽子”來去掉接地長引線形成的天線,。如圖2所示,，我們把一段短線繞在探針接地引線周圍，并使之與電源地相連接。這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強(qiáng)度電磁輻射中的探針長度,，從而進(jìn)一步減少高頻拾取,。

最后，在隔離電源中,，真正的共模電流是由在探針接地引線中流動(dòng)的電流產(chǎn)生的,，這就使得在電源地和示波器地之間產(chǎn)生電壓降，表現(xiàn)為紋波,。要抑制這個(gè)紋波,，需要在電源設(shè)計(jì)中仔細(xì)考慮共模濾波問題。

此外,，把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個(gè)電流,，因?yàn)檫@樣會(huì)形成一個(gè)不影響差分電壓測(cè)量、但可降低由共模電流產(chǎn)生的測(cè)量誤差的共模電感,。圖2顯示了采用改進(jìn)測(cè)量技術(shù)對(duì)同一電路得到的紋波電壓測(cè)量結(jié)果,。可以看到,，高頻尖刺已幾乎消除,。

圖2：四種簡單改進(jìn)極大地改善了測(cè)量結(jié)果。

事實(shí)上,，當(dāng)電源集成到系統(tǒng)中之后,，電源紋波性能甚至?xí)谩Ｔ陔娫春拖到y(tǒng)其它部分之間幾乎總會(huì)存在一定量的電感,。電感可能是由導(dǎo)線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的,，而在芯片附近總會(huì)有作為電源負(fù)載的附加旁路電容，這兩者形成低通濾波效應(yīng)并進(jìn)一步降低電源紋波和/或高頻噪聲,。

舉一個(gè)極端的例子,，由電感量為15nH的長一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構(gòu)成的濾波器，其截止頻率為400kHz,。該實(shí)例意味著能大幅減少高頻噪聲,。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍，可以切實(shí)降低紋波,。聰明的工程師應(yīng)該在測(cè)試過程中設(shè)法利用它,。