怎樣用示波器測試電源紋波

1、怎樣用示波器測試電源紋波一、什么叫紋波？紋波（ripple ）的定義是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。它主要有以下害處：容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會產(chǎn)生更多的危害；降低了電源的效率；較強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；會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作； 會帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。二、紋波、紋波系數(shù)的表示方法可以用有效值或峰值來表示，或者用絕對量、相對量來表示；單位通常為：mV例如：一個電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為12V5A，測得紋波的有效值為 10mV，這10mV就是紋波的絕對量，而相對量，即紋波系數(shù) =紋波電壓/輸出電

2、壓=10mv/12V=0.12%。三、紋波的測試方法以20M示波器帶寬為限制標(biāo)準(zhǔn)，電壓設(shè)為 PK-PK （也有測有效值的），去除示波器控頭上的夾子與地線（因為這個本身的夾子與地線會形成環(huán)路，像一個天線接收雜訊，引入一些不必要的雜訊），使用接地環(huán)（不使用接地環(huán)也可以，不過要考慮其產(chǎn)生的誤差），在探頭上并聯(lián)一個10UF電解電容與一個0.1UF瓷片電容，用示波器的探針直接進行測試；如果示波器探頭不是直接接觸輸岀點，應(yīng)該用雙絞線，或者50Q同軸電纜方式測量。四、開關(guān)電源 紋波的主要分類開關(guān)電源輸岀紋波主要來源于五個方面：輸入低頻紋波；高頻紋波；寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲； 功率器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的超高

3、頻諧振噪聲；閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。五、電源紋波測試紋波是疊加在直流信號上的交流干擾信號，是電源測試中的一個很重要的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是作特殊用途的 電源，如激光器電源，紋波則是其致命要害之一。所以，電源紋波的測試就顯得極為重要。電源紋波的測量方法大致分為兩種：一種是電壓信號測量法；另一鐘是電流信號測量法。一般對于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源，都可以用電壓信號測量法。而對于紋波性能要求高的 恒流源則最好用電流信號測量法。電壓信號測量紋波是指，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。對于恒壓源，測 試可以直接用電壓探頭測量輸岀到負(fù)載上的電壓信號。對于恒流源的測試，則一般是通過使用電壓

4、探頭， 測量采樣電阻兩端的電壓波形。整個測試過程中，示波器的設(shè)置是能否采樣到真實信號的關(guān)鍵。所用的 儀器 是：配有電壓測量探頭的 TDS1012B 示波器測量之前需要進行如下設(shè)置。1.通道設(shè)置：耦合：即通道耦合方式的選擇。紋波是疊加在直流信號上的交流信號，所以，我們要測試紋波信號就 可以去掉直流信號，直接測量所疊加的交流信號就好。寬帶 限制：關(guān)探頭：首先選用電壓探頭的方式。然后選擇探頭的衰減比例。必須與實際所用探頭的衰減比例保持一致，這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實的數(shù)據(jù)。比如，所用電壓探頭放在X10檔，則此時，這里的探頭的選項也必須設(shè)置為X10檔。2.觸發(fā)設(shè)置：類型：邊沿信源：實際所選擇的通道，

5、如，準(zhǔn)備用 CH1 通道進行測試，則此處就應(yīng)該選擇為 CH1。斜率：上升。觸發(fā)方式：如果是在實時地觀察紋波信號，則選擇 自動 觸發(fā)。示波器會自動跟隨實際所測信號的變 化，并顯示。這個時候，你也可通過設(shè)置測量按鈕，實時地顯示你所需要的測量的數(shù)值。但是，如果你想 要捕捉某次測量時的信號波形，則需要將觸發(fā)方式設(shè)置為 正常 觸發(fā)。此時，還需要設(shè)置觸發(fā)電平的大小。 一般當(dāng)你知道你所測量的信號峰值時，將觸發(fā)電平設(shè)置為所測信號峰值的1/3 處。如果不知道，則觸發(fā)電平可以設(shè)置的稍微小一些。耦合：直流或交流，一般用交流耦合。3. 采樣長度（秒 /格）：采樣長度的設(shè)置決定能否采樣到所需要的數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的采樣長度

6、過大時，就會漏掉實際信號中的 高頻成分； 當(dāng)所設(shè)置的采樣長度過小時， 就只能看到所測實際信號的局部， 同樣無法得到真實的實際信號。 所以，在實際測量時，需來回旋轉(zhuǎn)按鈕，仔細(xì)觀察，直到所顯示波形是真實的完整的波形。4. 采樣方式：可根據(jù)實際需要設(shè)定。如，要求測量紋波的 P-P 值，則最好選擇峰值測量法。采樣次數(shù)也可根據(jù)實際 需要設(shè)定，這與采樣頻率及采樣長度有關(guān)。5. 測量：通過選擇對應(yīng)通道的峰值測量，示波器就可以幫你把所需要的數(shù)據(jù)及時顯示出來。同時也可以選擇對 應(yīng)通道的頻率、最大值、均方根值等。通過對示波器進行合理設(shè)置和規(guī)范的操作，一定可以得到所需的紋波信號。但是，在測量過程中一定 要注意防止其

7、它信號對于示波器探頭自身的干擾，以免所測量的信號不夠真實。通過電流信號測量法測量紋波值是指，測量疊加在直流電流信號上的交流紋波電流信號。對于紋波指 標(biāo)要求比較高的恒流源，即要求紋波比較小的恒流源，采用電流信號直接測量法可以得到更加真實紋波信 號。與電壓測量法不同的是，這里還用到了電流探頭。比如，繼續(xù)用上述的示波器，再加一個電流放大器 和一個電流探頭。此時，只需用電流探頭夾住輸出到負(fù)載的電流信號，就可以進行電流測量法來測量輸出 電流的紋波信號了。與電壓測量法一樣，整個測試過程中，示波器及電流放大器的設(shè)置是能否采樣到真實 信號的關(guān)鍵。其實，用這種方法測量時，示波器的基本設(shè)置及用法與上述相同。不同的

8、是，通道設(shè)置中探頭的設(shè)置 有所不同。在這里，需要選則電流探頭的方式。然后，選擇探頭的比例，必須與放大器所設(shè)置的這個比例 相同，這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實的數(shù)據(jù)。比如，所用放大器的這個比例設(shè)置為 5A/V ，則此時示波器 的這一項也需設(shè)置為 5A/V 。至于電流放大器的耦合方式，當(dāng)示波器的通道耦合已經(jīng)選擇為交流耦合時，則 這里選擇交流或直流都可以。需要注意的是，用這種方法時，需先打開示波器，然后再打開電流放大器。且記得在使用前對電流探 頭先消磁。另外，測量電源紋波本身有一定技巧性。不當(dāng)使用示波器測量電源紋波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

9、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)點的電場耦合、以及由變壓器交繞( interwinding )電容產(chǎn)生的共模電流。采用正確的測量技術(shù)可切實改善紋波測量的結(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。我們把一段短線繞在探針接地引線周圍，并使之與電源地

10、相連接。這樣 做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強度電磁輻射中的探針長度，從而進一步減少高頻拾取。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。要抑制這個紋波，需要在 電源設(shè)計 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電流，因為這樣會形成一個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?？梢钥吹剑哳l尖刺已幾乎消除。事實上，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