常见问题

了解,并正确测量输出电压纹波

leegi 2018-09-07 12:17:00 0

设计好新的电源,现在想测量输出电压纹波。连接示波器探头后看到输出电压上的巨大尖峰,这是真的吗?或者你可能没有看到巨大的尖峰,但仍然有太多的波纹?如何正确测量它,我们先对纹波做个了解。


一、 纹波起源

输出电压纹波有两个分量:低频“纹波”和高频“噪声”。这是一个例子:

Ripple-550.jpg

如果将示波器设置打开20MHz带宽限制,仪器可能不会捕获HF噪声,并且只能看到调制器开关频率处出现的LF纹波。然后,波形看起来是这样:

Ripple_breakdown_LF-550PX.jpg

现在我们讨论如何正确的设置仪器,并确保正确测量它,纹波和噪音可能没有看起来那么糟糕。


二、示波器探头设置

1. 使用接地弹簧,不要使用接地线

使用示波器探头的鳄鱼夹地线形成一个漂亮的环形天线将吸收辐射噪声。更好的测量方法是使用接地弹簧,环路面积更小,并将大大降低噪声。以下是在250MHz BW下使用1x和10x探头的Vout纹波测量的比较:

noise_with_probe_GND.png

2. 使用1X档位测量,使用10x探头灵敏度不够高,无法获得干净的信号读数,无法准确测量

1X-10X.png


问题总结

这是一个典型的电源纹波测试的问题。我们通过使用短的地线连接、换用低衰减比的探头以及带宽限制功能使得纹波噪声的测试结果大大改善。一般来说,影响电源纹波测试结果的影响因素按照重要性主要有以下几个:

1、 前端连接线和地环路的长度:长的地环路会拾取更多开关电源的电磁辐射以及地噪声,因此需要使用尽可能短的地线连接。

2、 探头的衰减比:大衰减比的探头会使得小信号幅度更加微弱,甚至淹没在示波器底噪声里,所以应该尽量使用1:1衰减比的探头。

3、 带宽限制:很多电磁噪声和示波器的底噪声都是宽带的,设置合适的带宽限制可以滤除额外的噪声。很多电源纹波噪声测试场合使用20MHz的带宽限制,也有些芯片会要求测到80MHz或200MHz。

4、 测量量程:通常会在小量程档下(比如10mv/格或20mv/格)进行电源纹波的测试。量程打得越大,示波器的底噪声越高。但有些示波器的偏置范围有限,在小档位下时可能不能够把被测的直流电压信号拉回到屏幕中心附近进行测量,所以很多时候会使用示波器的AC耦合功能把直流隔离掉再进行纹波噪声测试。

5、 输入阻抗:很多示波器有50欧姆和1M欧姆的输入阻抗选择,通常50欧姆输入阻抗下示波器的底噪声更低。不过示波器连接大部分无源探头时都会自动把阻抗切换到1M欧姆,只有连接有源探头或同轴电缆时才可以设置为50欧姆输入阻抗。