對于同一個電源,使用不同的示波器測量紋波和噪聲值總是有些差異。甚至使用不同的探頭也會影響測量結果。是什么原因呢?
一、紋波和噪聲的區別
紋波
由于開關電源的開關管工作在高頻的開關狀態,每一個開關過程,電能從輸入端被“泵到”輸出端,在輸出電容上形成一個充電和放電的過程,從而造成輸出電壓的波動,而且此波動的頻率與開關管的開關頻率相同,這個波動就是輸出紋波,是疊加在輸出直流上的交流成分,紋波的幅值是該交流成分的波峰與波谷之間的峰峰值。
噪聲
噪聲是開關電源自身產生一種高頻脈沖串,由發生在開關導通與截止瞬間產生的尖脈沖所造成,噪聲的頻率比開關頻率高的多,噪聲電壓的大小很大程度上與開關電源的拓撲、變壓器的繞制、電路中的寄生參數、測試時外部的電磁環境以及PCB的布線設計有關。
基于此,紋波和噪聲的區分就很好理解了。下面開始討論測量。
二、不同示波器測試結果相差的原因
如果不同示波器之間的差別很大,一般是如下幾個原因:
1、未使用20M帶寬限制
不同的帶寬引入的噪聲值不同,噪聲值會直接影響Pk-Pk值測量。
2、未使用接地彈簧
探頭的長地線與探針在電路板接觸處所形成的環太大,很容易將空間中的大量電磁干擾引入測量電路。
3、探頭頻率補償未校正
探頭本身在為補償良好狀態,幅值測量本身不準。
需要注意的是:
一定不能單純以哪個品牌或者型號的測量結果作為標榜去標定,認為一定是某品牌是對的、某型號是對的、某示波器很貴所以是對的,這些測量心態都是不可取的。測試結果在一定范圍內出入是十分正常的,畢竟示波器只有8位的ADC,垂直分辨率較差,另外不同示波器的幅頻響應曲線也略有不同。
三、測量過程中的一點反思
這個時候讓人不禁發問:為什么非要20M帶寬限制呢?有什么科學根據么?
這個20M是早期示波器為了避免電源輸出受高頻干擾過大,來設計的簡易硬件濾波電路。如果要深究,個人認為20M只能是一個經驗值,而并非理論值了。
四、用更準確的方式測量紋波噪聲
目前新型的數字示波器功能越來越強,我們不必要一定把自己的思路限制在20M的框架限制里,可以直接通過數字濾波的方式,來得到更準確的信號。一般需要使用示波器的三個功能:FFT、數字濾波器、統計測量