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示波器測量電源紋波及噪聲的實操方案
閱讀：524 發布時間：2024-7-27在測試電源波形的時候，我們經常會發現有一些上下波動的現象，有人說這是紋波，有人說這是噪聲，那到底是什么呢？
一、紋波？噪聲？
為了弄懂這個問題，我們首先得明白什么是紋波，什么是噪聲。
紋波是由于直流穩定電源的電壓波動而造成的一種現象，因為直流穩定電源一般是由交流電源經整流穩壓、濾波等環節而形成的，由于濾波不全面，就會遺留交流成份，這種疊加在直流穩定量上的交流分量就稱之為紋波。
電源紋波能影響設備性能和穩定性，進而會影響到整個系統的正常運行。通常來說，更加昂貴的線性直流電源紋波小，而經濟實惠的開關電源紋波大，所以也更需要關注相關參數。
紋波的危害主要有以下幾點：首先，紋波會導致電器上產生諧波，還會降低電源的使用效率。高頻電源紋波可能會產生浪涌電壓或電流，影響設備的正常運行，加速設備老化。電源紋波也會干擾電路的邏輯關系，導致其無法正常工作，還會帶來噪聲干擾，從而影響信號的測量，甚至會損壞設備。
噪聲則與紋波不一樣，不呈周期性的變化。它的產生原因有兩種，一種是電源自身產生的；另一種是外界電磁場的干擾（EMI），它能通過輻射進入電源。它可能導致設備性能下降，對靈敏的電子元件和信號傳輸有干擾，可能會產生雜音、圖像不清晰、通信干擾等問題。
二、測量準備
我們以一個開關電源的電路板為例，這個電路板通電后可以輸出6.5V的電壓。
如果想要測量電源紋波和噪聲，示波器是很常用的設備，而合適的示波器設置、測量方法是保證正確測量精準的關鍵。
示波器測量電源紋波及噪聲的實操方案,首先，由于紋波和噪聲幅度都比較小，所以我們需要一臺精度高的示波器，這次我們選擇了SDS800XHD12bit示波器來作為測試示例。
在紋波和噪聲測量時，還需要對探頭進行改裝：拔去探頭的探鉤和接地線，為探頭換上接地環。
如果使用了接地線，由于開關電源的切換會在空間產生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長地線又恰好相當于一根天線，會把空間的電磁干擾引入到紋波當中，造成紋波、噪聲的測量值虛高。
比較重要的一步是將探頭的檔位調節至x1檔位。這一舉措的目的在于降低噪聲影響。因為電源紋波、噪聲的幅值一般都比較小，如果設置為10:1的話，信號衰減十倍進入儀器，再通過數字計算放大十倍，這個過程會放大很多噪聲，從而導致紋波測量值偏高。
隨后，我們將示波器的通道耦合設置為“交流耦合"，濾除信號本身直流分量，減小高頻噪聲，測量前的準備就基本完成了。
三、紋波測量
在紋波測試中，需要進行“帶寬限制"設置，將示波器的帶寬限制在20 MHz。這一操作主要是為了避免數字電路的高頻噪聲影響紋波的測量，盡量保證測量的準確性。
在設置完帶寬后，接上探頭，調整垂直幅度檔位至10 mV/div，就能看見紋波的形狀了。
此時，我們還可以打開示波器的“測量"功能，在測量紋波時，我們較為關注“峰峰值"和“均方根（RMS）"，打開測量這兩個類目，可以得到示例的電源板的紋波在該次測量結果為：峰峰值20 mV，均方根2.6 mV。
四、噪聲測量
噪聲測試和紋波測試不同，不需要額外進行“帶寬限制，以確保獲得真實的噪聲情況。
對電源板接上探頭，探頭測量的位置可以是芯片引腳，也可以在輸出引腳。
有很多網上的資料說，在芯片引腳上進行測量更有意義，但其實這并不特別準確。具體在哪端測，要看關注的東西。如果關注電源板的性能，在輸出引腳測比較合適。如果關注芯片供電端的情況，在芯片引腳測更為合適。測出來的結果受走線上等效、寄生電感電容和有效接收天線等情況影響，略有區別。
在這里，我們以芯片引腳作為測量點，進行電源噪聲測量，以獲得自己想要的結果。
五、總結
在進行紋波、噪聲測量時，要選取合適的設備，也要進行合理的示波器、探頭設置。雖然整個操作過程很簡單，但仍有很多重點需要關注。