如何用示波器測量電源紋波？

1、. 如何用示波器測量電源紋波？0 引言在直流電壓或電流中，經(jīng)常存在疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量，也就是紋波，它容易在電器上產(chǎn)生諧波從而降低電源的效率、干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系、干擾電子設(shè)備的正常工作，甚至產(chǎn)生浪涌電壓或電流進(jìn)而燒毀電器，給電子設(shè)備的正常工作帶來了非常嚴(yán)重的隱患。所以，對電源紋波的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析，并對其進(jìn)行測試，對設(shè)計(jì)與評估電源紋波對電子設(shè)備的影響是很有必要的。1. 定義 紋波是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號，指在額定輸出電壓、電流的情況下，輸出電壓中的交流電壓的峰值。狹義上的紋波電壓，是指輸出直流電壓中含有的工頻交流成分。紋波用示波器可以看到，在直流電壓上

2、下輕微波動，就像水平面上波動的水紋一樣，所以被稱為紋波。 2. 電源紋波產(chǎn)生我們通常在產(chǎn)品中用的電源主要有線性電源和開關(guān)電源兩大類，輸出的直流電壓是一個固定值，由交流電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到。由于濾波不干凈，直流電壓中含有交流成分，這就產(chǎn)生了紋波。紋波是一種復(fù)雜的雜波信號，它是圍繞輸出直流電壓上下來回波動的周期性信號，但周期和振幅不是定值，隨時間而變，不同的電源紋波波形不一樣。產(chǎn)生電源紋波的因素有許多，即使用電池供電也會因負(fù)載的波動而產(chǎn)生紋波。3. 示波器測量電源紋波 電源紋波的測量方法大致分為電壓信號測量法和電流信號測量法，兩種方法都是使用示波器對紋波進(jìn)行測量。用示波器來測量電源紋波，除

3、了可測量紋波的各種電壓值，還可以看到波形。3.1 電壓信號測量方法電壓信號測量法是用示波器測量疊加在直流電壓信號上的交流紋波電壓信號。對于穩(wěn)壓電源的測試可以直接用電壓探頭測量輸出到負(fù)載上的電壓信號。電壓測量方法的連接如圖1 所示，示波器設(shè)置的順序如圖2所示。 測試選用的示波器必須配有電壓測量探頭，并且示波器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號的關(guān)鍵。因此，在測量之前需要進(jìn)行如下設(shè)置： 首先，進(jìn)行通道設(shè)置：選擇通道的耦合方式，使得能從被測信號中去掉直流信號，從而直接測量所疊加的交流信號；選擇關(guān)掉寬帶限制；按照衰減要求選用適當(dāng)衰減比例探頭。然后，進(jìn)行觸發(fā)設(shè)置：對所選通道按照上升沿觸發(fā)的方式根據(jù)需要選擇自動觸

4、發(fā)或正常觸發(fā)。自動觸發(fā)能夠?qū)崟r地顯示你所需要的測量的數(shù)值；正常觸發(fā)在設(shè)置觸發(fā)電平后能夠捕捉某次測量時的信號波形。采樣長度(秒/ 格)：在測量時，反復(fù)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)按鈕，直到所顯示波形是真實(shí)的完整的波形。以免設(shè)置的采樣長度過大漏掉實(shí)際信號中的高頻成分，或設(shè)置的采樣長度過小只看到所測實(shí)際信號的局部。采樣方式和采樣次數(shù)：根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定采樣方式，如峰值測量法等。并根據(jù)采樣頻率和采樣長度選擇合適的采樣次數(shù)。 測量：通過選擇對應(yīng)通道的峰值測量，示波器就把所需要的數(shù)據(jù)及時顯示出來。也可以選擇對應(yīng)通道的頻率、最大值、均方根值等。3.2 電流信號測量方法電流信號測量法是測量疊加在直流電流信號上的交流紋波電流信號。對

5、于紋波指標(biāo)要求比較高的穩(wěn)流電源，采用電流信號直接測量法可以得到更加真實(shí)的紋波信號。電流信號測量法比電壓信號測量法多用了一個電流放大器和一個電流探頭。測量中用電流探頭夾住輸出到負(fù)載的電流信號來測量輸出電流的紋波信號，在整個測試的過程中，示波器及電流放大器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號的關(guān)鍵。電流測量方法的連接如圖3 所示。 用電流信號測量法測量時，除探頭的設(shè)置外，示波器的設(shè)置方法與電壓信號測量法相同。電流信號測量法選用電流探頭的方式，探頭的比例必須與放大器所設(shè)置的比例相同，以使示波器所讀數(shù)據(jù)為真實(shí)數(shù)據(jù)。用電流信號測量法進(jìn)行測量時，需先打開示波器，然后再打開電放大器。并且在使用前對電流探頭進(jìn)行消磁。

6、用示波器對電源紋波測量的連線方式有以下幾種： 靠連法 使用帶有地線環(huán)的示波器探頭，將探針直接接觸正輸出的管腳，地線環(huán)直接接觸負(fù)輸出的管腳，這樣從示波器中讀出的峰峰值為輸出線上的紋波與噪聲，如圖3。 直連法 將地線環(huán)直接與負(fù)輸出管腳連接，利用探頭接地環(huán)進(jìn)行輸出端測試，如圖4。 絞連法 輸出管腳接雙絞線后接電容，在電容兩端用示波器測量。 用以上方法連接測量時要注意：首先，根據(jù)要求規(guī)定示波器測量紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲，一般帶寬上限設(shè)為20MHz，為了濾除疊加的直流電壓，采用AC耦合輸入方式；其次，摘掉探針的“帽子”，直接用探頭的屏蔽地和信號輸出地連接，減短長接地引線形成的天線；為減小探頭感應(yīng)的影響，多數(shù)情況下都采用在探頭接入點(diǎn)的位置并聯(lián)小電解電容和瓷片電容，并聯(lián)電容可以減少外界干擾信號進(jìn)入示波器，也可以將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。此外，把示波器引線繞在鐵芯上可減小共模電流