電源紋波測試面臨的任務

電源紋波測量是電力電子系統(tǒng)設計和嵌入式硬件開發(fā)過程中經常面臨的測量任務，它用于評估電源系統(tǒng)或模塊輸出直流電壓上的波動情況，以確定負載能夠在規(guī)格允許的供電范圍內正常工作。

要精確測量較小幅度的紋波電壓，不僅要求數(shù)字示波器具備更低的底噪，更高的垂直分辨率，還有許多其他注意事項。此外，測量設備其他方面的性能也很關鍵。例如，當您需要同時高精度測量直流電壓水平和紋波波動時，就需要示波器具備更高的垂直偏置能力。

如何精準操作電源波紋？

電源紋波測量注意事項

總體來說，電源紋波測量的探測方式包括：

1、使用衰減比10：1的標配無源電壓探頭；

2、使用衰減比1：1 的低帶寬無源電壓探頭；

3、使用同軸線 + 隔直探測；

4、使用衰減比1：1的高帶寬有源電源軌探頭。

不同電源紋波探測方案對比

不同探測方法會得到不同的紋波測量結果，通過對不同結果進行比較，我們得出以下結論：標配10：1無源電壓探頭的較高衰減比會導致紋波波形信噪比惡化，而其他三種探測方式除帶寬不同外，均可以得到較好的信噪比。

除了選擇更小衰減比探測方案外，紋波測量還需要注意更短的接地，如使用彈簧接地以最小化引入環(huán)境干擾。

儀器設置方面，一般選擇 20MHz 低通以濾除高頻噪聲對紋波測量的影響。對于 AC-DC 開關電源，還需要將示波器水平刻度設置為 ≥2ms/格，以觀察交流整流對紋波的影響。

為提升紋波測量精度，需要將示波器垂直刻度設置為 mV/格。但由于一般示波器在小垂直刻度下的偏置能力有限，無法將直流電壓下拉至屏幕垂直中心再放大觀察，所以還需要設置 AC 耦合，以濾除直流成分。

更高偏置能力的優(yōu)勢

常規(guī)電源紋波測量中的AC耦合固然可以提升紋波測量精度，但AC耦合也會濾除Hz級別的低頻信號，使示波器無法測量直流電源上的低頻漂移。如果示波器在小量程下具備更高垂直偏置能力，那就既能測得低頻漂移，又能兼具測量精度。

此外，在某些場合下，系統(tǒng)對直流平均值的測量精度要求也很高。AC耦合會濾除直流分量，所以需要在 DC 耦合下設置較小垂直刻度，對直流平均值進行高精度測量，這同樣對儀器的垂直偏置能力提出了極大的考驗。

羅德與施瓦茨解決方案

R&SMXO4是最佳之選

R&SMXO4 新一代數(shù)字示波器具備全采樣率 12 bit ADC，20MHz 帶寬 500uV/格量程下低至 20uV 超低底噪性能，是電源紋波測量的理想工具！

不僅如此，它還具備業(yè)內領先的垂直偏置能力。

以輸出為5V的直流電源為例，我們使用1：1無源電壓探頭進行探測。

首先，將垂直刻度設置為2V/格，對電源輸出直流進行平均值測量。

此時測得直流平均值 4.98V，電源紋波峰峰值 229.7mV。由于垂直刻度較大，會導致較大的測量誤差。為提升測量精度，先將示波器設置為 AC 耦合，然后將垂直刻度設置為 10mV/格。

在更高的垂直分辨率下，測量精度提升，紋波測量結果降至34.47mV。但因為設置了 AC 耦合，無法有效測量直流平均值。

R&SMXO4 具備超高垂直偏置能力，在 DC 耦合的情況下，保持示波器垂直刻度 10mV/格不變，將示波器的垂直偏置設置為 5.0V。

此時可同時進行直流平均值（5.0V）和紋波峰峰值（35.11mV）高精度測量。利用 R&SMXO4 的高偏置能力，既提升了紋波和直流測量精度，也避免了AC耦合濾除電源低頻漂移，同時還提升了測量效率。

審核編輯：劉清