紋波和諧波是不是同一種概念呢,?顯然不是的,。我們可以從字面上去理解。紋波,,很容易讓人聯(lián)想到波紋,。就是在“平靜”的水面的一陣陣的水波,言下之意就是在穩(wěn)定的直流中的交流成分,;而諧波呢,?有和諧的意思。我們?nèi)绻麑W(xué)過高頻的話,,或者是收音機(jī)發(fā)燒友的話,,肯定經(jīng)常聽到二次諧波、高次諧波之類的名詞,。舉個(gè)例子吧,,我們做一個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī),本振假設(shè)為30M Hz,,那么,,60M 、90M 都是本振的諧波,。分別是二次諧波和三次諧波,。
那么它們兩個(gè)是不是都有害呢?我們經(jīng)常有這樣的常識,,做電源什么的,,都要將紋波降到百分之幾以下,,所以呢,一般紋波是有百害而無一益的,。它主要有以下害處:
1,、容易在用電器上產(chǎn)生諧波,而諧波會產(chǎn)生較多的危害,;
2,、降低了電源的效率;
3,、較強(qiáng)的紋波會造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生,,導(dǎo)致燒毀用電器;
4,、會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系,,影響其正常工作;
5,、會帶來噪音干擾,,使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作,。
而諧波呢,?是不是也是百害而無一益?顯然不是啦,!我們通常做調(diào)頻發(fā)射的時(shí)候,,通常是用晶振的諧波去做本振呢!比如:我們用10.245M 的晶振去振蕩,,將濾出的三次諧波作為發(fā)射的載波呢,!這個(gè)還可以增加調(diào)制深度呢!但是,,那么不要的諧波肯定是有害的啦,!主要有以下害處:
1、 使電網(wǎng)中發(fā)生諧振而造成過電流或過電壓而引發(fā)事故,;
2,、增加附加損耗,降低發(fā)電,、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率,;
3、使電氣設(shè)備(如旋轉(zhuǎn)電機(jī),、電容器,、變壓器等)運(yùn)行不正常,加速絕緣老化,從而縮短它們的使用壽命,;
4,、使繼電保護(hù)、自動裝置,、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正?;虿荒苷幼骰虿僮鳎?
5,、使測量和計(jì)量儀器,、儀表不能正確指示或計(jì)量;
6,、干擾通信系統(tǒng),,降低信號的傳輸質(zhì)量,破壞信號的正常傳遞,,甚至損壞通信設(shè)備,。
那么,如何測量紋波呢,?通常最常用的儀器是高頻毫伏表,,而用示波器也可以測量 ;而諧波呢,?則要用頻譜分析儀去測量啦,!
測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,、大電壓和電流信號波形,其中包括來自功率變壓器的磁場耦合,、來自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場耦合,、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波測量得到糟糕的結(jié)果,。
采用正確的測量技術(shù)可切實(shí)改善紋波測量的結(jié)果,。首先,通常會規(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@樣會形成一個(gè)不影響差分電壓測量,、但可降低由共模電流產(chǎn)生的測量誤差的共模電感,。圖2顯示了采用改進(jìn)測量技術(shù)對同一電路得到的紋波電壓測量結(jié)果??梢钥吹?,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)?。在電源和系統(tǒng)其它部分之間幾乎總會存在一定量的電感,。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)該在測試過程中設(shè)法利用它。