今天的電子電路（比如手機、服務器等領域）的切換速度、信號擺率比以前更高，同時芯片的封裝和信號擺幅卻越來越小，對噪聲更加敏感。因此，今天的電路設計者們比以前會更關心電源噪聲的影響。實時示波器是用來進行電源噪聲測量的一種常用工具，但是如果使用方法不對可能會帶來完全錯誤的測量結(jié)果，筆者在和用戶交流過程中發(fā)現(xiàn)很多用戶的測試方法不盡正確，所以把電源紋波噪聲測試中需要注意的一些問題做一下總結(jié)，供
大家參考。
由于電源噪聲帶寬很寬，所以很多人會選擇示波器做電源噪聲測量。但是不能忽略的是，實時寬帶數(shù)字示波器以及其探頭都有其固有的噪聲。如果要測量的噪聲與示波器和探頭的噪聲在相同數(shù)量級，那么要進行精確測量將是非常困難的一件事情。
+ ——>
probe ——> Attenuator ——> Amplifier ——> A/D converter
GND ——>
Probe Noise Noise
示波器的主要噪聲來源于２個方面：探頭的噪聲和示波器本身的噪聲。
所有的實時示波器都實用衰減器來調(diào)整垂直量程。設置衰減以后示波器本身的噪聲會被放大。比如，當不用衰減器時，示波器的基本量程是５ｍＶ/格，假設此時示波器此時的底噪聲是５００ｕＶＲＭＳ。當把量程改成５０ｍＶ/格時，示波器會在輸入電路中增
加一個１０：１的衰減器。為了顯示正確的電壓信號，示波器最后顯示時會把信號再放大１０倍顯示。因此此時示波器的底噪聲看起來就有５ｍＶＲＭＳ了。因此，測量噪聲時應盡可能使用示波器最靈敏的量程檔。但是示波器在最靈敏檔下通常不具有足夠的偏置范圍可以把被測直流電壓拉到示波器屏幕中心范圍進行測試，因此通常需要利用示波器的ＡＣ耦合功能把直流電平濾掉只測量ＡＣ成分。
基于同樣的原因，在電源測量中也應該盡量使用１：１的探頭而不是示波器標配的１０：１的探頭。否則示波器的噪聲也會被放大。
探頭帶來的噪聲是在在衰減器前面耦合進來的，因此無論衰減比設置多少，探頭貢獻的噪聲都是一定的。但是，在某些不正確的使用方法下，探頭可能會帶來額外的噪聲，一個典型的例子就是使用長地線。為了方便測試，示波器的的無源探頭通常會使用１５ｃｍ 左右的鱷魚夾形式的長地線，但是這對于電源紋波的測試卻是不適用的，特別是板上存在開關電源的場合。由于開關電源的切換會在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長地線又恰恰相當于一個天線，所以會從空間把大的電磁干擾引入測量電路。一個簡單的驗證方法就是把地線和探頭前端接在一起，靠近被測電路（不直接接觸）就可能在示波器上看到比較大的開關噪聲。因此測量過程中應該使用盡可能短的地線。
左右的鱷魚夾形式的長地線，但是這對于電源紋波的測試卻是不適用的，特別是板上存在開關電源的場合。由于開關電源的切換會在空間產(chǎn)生大量的電磁輻射，而示波器探頭的長地線又恰恰相當于一個天線，所以會從空間把大的電磁干擾引入測量電路。一個簡單的驗證方法就是把地線和探頭前端接在一起，靠近被測電路（不直接接觸）就可能在示波器上看到比較大的開關噪聲。因此測量過程中應該使用盡可能短的地線。
為了減小開關噪聲的影響，另一種比較好的辦法是使用差分探頭，通常差分探頭相比單端探頭會有更高的共模抑制比，對于抑制共模噪聲會有比較好的效果。
最后要注意的一點是，通常電源測試都規(guī)定了某個頻率范圍內(nèi)的紋波和噪聲，比如２０ＭＨｚ以內(nèi)的，而一般示波器的帶寬都大于這個要求，因此測試時可以打開示波器的帶寬限制功能，這對于減小高頻噪聲也會有比較好的效果。
總結(jié)一下，對于電源紋波噪聲的測試，通常需要注意以下幾點：
１、 盡量使用示波器最靈敏的量程檔；
２、 盡量使用ＡＣ耦合功能；
３、 盡量使用小衰減比的探頭；
４、 盡量使用探頭的短地線；
５、 盡量使用差分探頭；
６、 根據(jù)需要使用帶寬限制功能；
1）電路里的紋波噪聲是電路指標，相同的電路不同的應用就會有不同的要求，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。用示波器測試，就直接接上，但開關電源的紋波噪聲會隨著負載的變化而變化，所以，首先要確定負載的前提下，測量紋波噪聲值才有意義。一個開關DC/DC變換器，輸出的電壓紋波的大小與帶不帶負載有一定的關系，一般帶負載時會變大一些，不帶負載時小一些。這與DC/DC變換器電路的穩(wěn)壓閉環(huán)特性以及輸出濾波時間常數(shù)因負載變大而減小有關。
2）用示波器測出來的電壓波形，是DC/DC變換器輸出所有正弦分量的合成波形，可以用來估計紋波電壓的大小，不能定量測量。而實際的紋波測量，過去用電子管交流毫伏表來測量，現(xiàn)在可以用數(shù)字萬用表交流檔來測量，但都存在帶寬限制產(chǎn)生誤差問題。因為用上述儀表測量時，由于帶寬有限不能將所有正弦分量綜合有效值測出來，特別是高頻正弦分量衰減很大，而一般DC/DC變換器輸出主要成分是高頻諧波分量，因此實際測量誤差很大。
3）現(xiàn)在一般使用示波器測量出DC/DC變換器輸出尖峰毛刺的峰值或峰-峰值來表示紋波，更具有實際參考意義。
什么是紋波電壓？紋波電壓是哪些設備重要指標？如何用示波器觀看紋波電壓？
來源：泛華測控
由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波。紋波電壓是開關電源測試的重要指標之一。將示波器的藕合方式設置為AC檔，并設縮放模式為Auto Scale，此時讀出來的Vpp值就是紋波電壓的值，通常為mv級。
用示波器測量電源紋波，首先要把示波器的耦合方式切換到交流耦合，將示波器與探頭切換到*1檔，需要注意的事最好不用探頭上帶的接地線（帶鱷魚夾的線）接電源的“-”端或“地”，因為那樣會把外界的干擾耦合到示波器內(nèi)部，造成測量結(jié)果不準。最好用探頭附件的接地彈簧連接電源的“-”端或“地”。當把直流屏蔽到后，Vpp就是紋波的值。
如何準確地測量電源紋波 轉(zhuǎn)自eet-china
測量電源紋波本身有一定技巧性。圖1給出了一個不當使用示波器測量電源紋波的實例。在這個例子中出現(xiàn)了幾個錯誤，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和開關元件；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。
圖1：不當?shù)募y波測量得到糟糕的結(jié)果。
采用正確的測量技術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，應該給用于測量的示波器設定合適的帶寬上限。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。如圖2所示，我們把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，需要在電源設計中仔細考慮共模濾波問題。
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。圖2顯示了采用改進測量技術對同一電路得到的紋波電壓測量結(jié)果。可以看到，高頻尖刺已幾乎消除。
圖2：四種簡單改進極大地改善了測量結(jié)果。
事實上，當電源集成到系統(tǒng)中之后，電源紋波性能甚至會更好。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載的附加旁路電容，這兩者形成低通濾波效應并進一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。
舉一個極端的例子，由電感量為15nH的長一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構(gòu)成的濾波器，其截止頻率為400kHz。該實例意味著能大幅減少高頻噪聲。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍，可以切實降低紋波。聰明的工程師應該在測試過程中設法利用它。
